專利名稱：永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在啟動(dòng)時(shí)作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為同步機(jī)動(dòng)作的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子。
一般，永久磁鐵式磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)由具有電樞繞組的定子，以及在定子的內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，不設(shè)置對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的線圈，在外周面設(shè)置有具有凹凸部的轉(zhuǎn)子鐵芯，在該凸部側(cè)面設(shè)置有永久磁鐵，與已有的繞組型旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特征。
由于該永久磁鐵式磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在轉(zhuǎn)子鐵芯上具有結(jié)構(gòu)性凹凸部，這樣在轉(zhuǎn)子鐵芯與定子之間，凸部的磁阻較小，凹部的磁阻較大。按照上述方式，在凸部與凹部中，在轉(zhuǎn)子鐵芯與定子之間的空隙(空氣間隙)部分，通過流過電樞繞組的電流所積蓄的磁能是不同的，主要通過該磁能的變化，產(chǎn)生輸出動(dòng)力。
此外，由于轉(zhuǎn)子中的凹凸部不僅可為幾何結(jié)構(gòu)體，而且可根據(jù)需要，形成磁性凹凸部，這樣可形成磁阻或磁通密度隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置而不同的結(jié)構(gòu)。
還有，在不采用永久磁鐵的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由于隨著流過定子的電樞繞組的電流的增加，在形成轉(zhuǎn)子鐵芯的磁極的凸部，磁飽和區(qū)域擴(kuò)大，形成磁極間部分的凹部的泄漏磁通量增加，這樣會(huì)產(chǎn)生輸出動(dòng)力降低的問題。
在此方面，由于在永久磁鐵式磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯中的凸部側(cè)面的永久磁鐵用作磁阻，這樣形成磁極間部分的凹部的泄漏磁通量減少，從而避免輸出動(dòng)力的降低。
再有，永久磁鐵除了具有減少泄漏磁通量的作用以外，還具有下述作用，該作用指通過本身發(fā)生的磁通與電樞繞組產(chǎn)生的磁通的相互作用，產(chǎn)生磁阻。
按照上述方式，永久磁鐵式磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的，通過形成于轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面上的磁性凹凸部，隨旋轉(zhuǎn)位置的不同，磁阻是不同的，并且由于設(shè)置于凸部側(cè)面上的永久磁鐵的作用，使磁極間部分的凹部的泄漏磁通量減少，從而獲得輸出動(dòng)力。
但是，永久磁鐵式磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有下述問題，即由于設(shè)置于磁極(凸部)側(cè)面上的永久磁鐵的作用，保持轉(zhuǎn)矩增加，從而難于實(shí)現(xiàn)自我啟動(dòng)。
為此，作為輔助啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用逆變器(inverter)，或通過單獨(dú)的啟動(dòng)用的籠將轉(zhuǎn)子覆蓋，以便確保啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但是在從總體上說結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的方面，特別設(shè)置設(shè)置啟動(dòng)用籠的場(chǎng)合，也產(chǎn)生磁阻增加，主磁通量減少的問題。
于是，本申請(qǐng)人提交了永久磁鐵磁阻旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的專利申請(qǐng)(其申請(qǐng)?zhí)枮镴P特原平10-275797)，其中，通過由磁性體形成比如，啟動(dòng)用籠材料，使啟動(dòng)用導(dǎo)體呈深槽狀，由此在無需逆變器等的輔助啟動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，使啟動(dòng)特性提高。
上述的永久磁鐵式磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，使設(shè)置于轉(zhuǎn)子外周部上的啟動(dòng)用的導(dǎo)體產(chǎn)生隨電樞電流的變化而變化的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩，從而作為感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，借助由在轉(zhuǎn)子表面上的磁性凹凸部產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，以及基于設(shè)置于磁極(凸部)側(cè)面上的永久磁鐵的磁通與電樞繞組所產(chǎn)生的磁通之間的相互作用的轉(zhuǎn)矩，作為同步機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
人們知道，在這樣的本身啟動(dòng)型的永久磁鐵式磁阻旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁通量，即永久磁鐵磁通量較大的場(chǎng)合，另外在作為轉(zhuǎn)子鐵芯中的凸部與凹部的磁阻差的磁阻較大的場(chǎng)合，具有難于啟動(dòng)的傾向。
還有，人們還知道，在相對(duì)的永久磁鐵磁通量較小的場(chǎng)合，另外在磁阻較小的場(chǎng)合，在從作為感應(yīng)電機(jī)而啟動(dòng)，到作為同步機(jī)而運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)的牽入同步時(shí)，具有難于牽入的困難。
為了不產(chǎn)生問題的情況下進(jìn)行啟動(dòng)或牽入同步，有必要將永久磁鐵磁通量與磁阻值設(shè)定在適合的值。
如上面所述，雖然人們認(rèn)識(shí)到永久磁鐵磁通與磁阻對(duì)啟動(dòng)和牽入同步的一般的傾向，但是在過去人們并不知道實(shí)際上如何對(duì)上述兩者進(jìn)行設(shè)定。
因此，比如，某些永久磁鐵式磁阻旋轉(zhuǎn)電機(jī)容易啟動(dòng)，但是難于實(shí)現(xiàn)牽入同步，另外在某些永久磁鐵式磁阻旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，會(huì)發(fā)生容易實(shí)現(xiàn)牽入同步，但是難于啟動(dòng)的情況。
本發(fā)明的目的在于提供一種可在啟動(dòng)時(shí)確實(shí)作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，通過平滑的牽入同步，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為同步機(jī)動(dòng)作的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子。
為了解決上述問題，權(quán)利要求1所述的發(fā)明涉及下述永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其特征在于該轉(zhuǎn)子，在上述電樞繞組為非勵(lì)磁時(shí)的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.1～0.7T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯，上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感(Lq)與容易磁化方向的固有電感(Ld)之比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
由于權(quán)利要求1所述的發(fā)明按照上述方式構(gòu)成，這樣可獲得在從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)的期間可實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)移的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
權(quán)利要求2～7所述的發(fā)明中的任何一項(xiàng)涉及下述永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并以持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例作為條件。
首先，權(quán)利要求2所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率基本相等，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.1～0.5T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的110％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.7的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的120％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求5所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的130％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求6所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的140％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求7所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的150％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.7T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，該方式為上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.4的范圍內(nèi)。
通過上述的，權(quán)利要求2～7中的各結(jié)構(gòu)，可獲得在從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)的期間可實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)移的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
權(quán)利要求8～13所述的發(fā)明中的任何一個(gè)涉及下述永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且以下列內(nèi)容作為條件，該內(nèi)容指持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，如果到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)，基本上與電源頻率的3次方成比例。
權(quán)利要求8所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率相等，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.1～0.5T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求9所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的110％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.7的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求10所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的120％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求11所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的130％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求12所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的140％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.6T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求13所述的發(fā)明的特征在于該轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，該方式為上述導(dǎo)體的電阻率基本為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率的150％，上述永久磁鐵中的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.7T的范圍內(nèi)，上述轉(zhuǎn)子鐵芯中的，上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.4的范圍內(nèi)。
也可通過上述的，權(quán)利要求8～13中的各結(jié)構(gòu)，獲得在從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)的期間可實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)移的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
權(quán)利要求14所述的發(fā)明涉及下述永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其特征在于上述導(dǎo)體按照下述方式設(shè)置，該方式為其截面呈長(zhǎng)方形狀，其中的一條長(zhǎng)邊沿上述轉(zhuǎn)子鐵芯的徑向，該導(dǎo)體以轉(zhuǎn)子鐵芯中心軸為中心呈放射狀布置。
權(quán)利要求15所述的發(fā)明涉及下述永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其特征在于上述導(dǎo)體按照下述方式設(shè)置，該方式為其截面呈等腰三角形狀，其中的底位于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)，另外其頂點(diǎn)朝向轉(zhuǎn)子鐵芯的中心軸一側(cè)，該導(dǎo)體以轉(zhuǎn)子鐵芯中心軸為中心呈放射狀布置。
按照上述方式，也可通過權(quán)利要求14和15所述的發(fā)明，提供可在從啟動(dòng)到同步期間實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)移的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子。


圖1為用于說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的第1～第3實(shí)施例的徑向剖視圖；圖2為用于說明圖1所示的轉(zhuǎn)子的電樞電流中的磁極軸方向分量的磁通的流動(dòng)情況的徑向剖視圖；圖3為表示圖1所示的轉(zhuǎn)子的電樞電流中的磁極間的中心軸方向分量的磁通的流動(dòng)情況的徑向剖視圖；圖4為表示圖1所示的轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵的磁通的流動(dòng)情況的徑向剖視圖；圖5為用于說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的第4實(shí)施例的徑向剖視圖；圖6為用于說明本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的第5實(shí)施例的徑向剖視圖。
下面參照?qǐng)D1～6，對(duì)本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。
圖1為表示適合采用本發(fā)明的第1實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的徑向剖視圖。在該圖1中，定子1中的，其具有電樞繞組11，在其內(nèi)側(cè)，通過空隙(空氣間隙)2接納有轉(zhuǎn)子3。
該轉(zhuǎn)子3包括轉(zhuǎn)子鐵芯31，永久磁鐵32，以及啟動(dòng)用導(dǎo)體(導(dǎo)體桿)33，上述轉(zhuǎn)子鐵芯31由設(shè)置有沿容易磁化方向(即d軸)的8個(gè)空洞31a的電磁鋼板疊置形成。該轉(zhuǎn)子鐵芯31中的8個(gè)空洞31a呈十字狀設(shè)置，其內(nèi)部埋入有永久磁鐵32，凸極與凹部交叉設(shè)置，從而形成4個(gè)極。
按照下述方式對(duì)各永久磁鐵32沿同一方向進(jìn)行磁化，該方式為沿相鄰的凹部，即難于磁化方向(即，q軸)的電樞繞組11的磁通相互抵消，位于凹部的兩側(cè)的2個(gè)永久磁鐵32中的沿轉(zhuǎn)子鐵芯31的圓周方向的磁化方向是相反的。
換言之，由平行的2個(gè)空洞31a夾持的部分在容易磁化方向形成磁極寬度為W1的磁性凸部，即磁極3a，由垂直交叉而相鄰的2個(gè)空洞31a夾持的部分在難于磁化方向形成磁性凹部，即磁極間3b。
此外，永久磁鐵32的材料采用高能積的稀土類永久磁鐵，最好采用NdFeB磁鐵，最好基本沿圓周方向，特別是最好基本沿與磁極3a軸相垂直的方向?qū)ζ浯呕?，并且在轉(zhuǎn)子鐵芯31中的磁極間3b的外周附近，形成由扇形的空洞部31c構(gòu)成的非磁性部。
于是，轉(zhuǎn)子鐵芯31在磁極3a與磁極間3b之間，并且在永久磁鐵32的端部與外周面之間，形成磁性部31b，永久磁鐵32中的，在電樞繞組11未進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)于空隙2處所產(chǎn)生的磁通密度小于0.58特斯拉(tesla)(下面將tesla簡(jiǎn)稱為“T”)。
但是，在本實(shí)施例中，永久磁鐵32相對(duì)轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周面，完全地設(shè)置于內(nèi)部，永久磁鐵32的磁通將永久磁鐵32外側(cè)端部與轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周面之間的磁性部31b作為磁路，使該磁性部31b發(fā)生磁性短路。
為了獲得在啟動(dòng)時(shí)作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，通過平滑的牽入同步，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為同步機(jī)動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在本第1實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯31中的上述磁性部31b的徑向厚度，以及永久磁鐵32的厚度和表面面積按照下述方式確定，該方式為；在無勵(lì)磁時(shí)永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度在空隙2處，在0.1～0.7T的范圍內(nèi)。
此外，與此同時(shí)，還如圖1和2所示，凸部3a的磁極寬度W1，以及在凹部3b的轉(zhuǎn)子3中心側(cè)相鄰的永久磁鐵32之間的磁性部31b的磁性部寬度W2按照下述方式設(shè)定，該方式為難于磁化方向的本身電感La，與容易磁化方向的本身電感Lq之比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
下面參照?qǐng)D2～4，對(duì)該第1實(shí)施例的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的動(dòng)作進(jìn)行進(jìn)一步描述。另外，為了便于說明，圖2以下的附圖省略了設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周部的啟動(dòng)用的導(dǎo)體(導(dǎo)體桿)33的表示。
因此，首先在圖2中，磁通φd表示d軸的電樞電流產(chǎn)生的沿轉(zhuǎn)子鐵芯31的磁極3a的方向的磁通分量，由于該磁通φd將磁極3a作為磁路，這樣磁阻極小，容易形成磁通。
另外，在圖3，磁通φq表示q軸的電樞電流產(chǎn)生的沿磁極間3b的徑向的磁通分量，該磁通φq形成橫穿磁極間3b的永久磁鐵32的磁路，但是由于永久磁鐵32的相對(duì)導(dǎo)磁率基本為1，這樣永久磁鐵32的高磁阻的作用，電樞電流產(chǎn)生的磁通量降低。
于是，按照上述方式，基本沿與磁極3a軸的垂直方向?qū)⒋艠O間3b的各永久磁鐵32磁化，如圖4所示，其中一個(gè)極所產(chǎn)生的磁通形成在轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周邊界的磁性部31b，沿周向流動(dòng)，通過磁極3a，返回到本身的相對(duì)極的磁路φma。
還有，永久磁鐵32的局部的磁通也形成通過空隙2，經(jīng)圖中未示出的定子1，經(jīng)過轉(zhuǎn)子3的磁極3a，或相鄰極的永久磁鐵32，返回到原始的永久磁鐵32的磁路φmb。
因此，如圖3所示，這樣的永久磁鐵32的交鏈磁通φm沿下述方向分布，該方向與q軸的電樞電流產(chǎn)生的磁極間3b中的中心方向分量的磁通φq的相反，該交鏈磁通φm與從磁極間3b侵入的電樞繞組11的磁通φq相斥，相互抵消。
在磁極間3b上的空隙2中，由于永久磁鐵32的磁通，圖中未示出的，電樞繞組11所形成的空隙2的磁通密度，即空隙磁通密度降低，其變化程度大于磁極3a上的空間磁通密度，由于相對(duì)該轉(zhuǎn)子3的位置的空隙磁通密度的變化，便獲得較大的磁能變化。
此外，由于負(fù)載時(shí)的負(fù)載電流，在磁極3a與磁極間3b之間產(chǎn)生磁短路的轉(zhuǎn)子鐵芯31的磁性部31b，發(fā)生磁飽和，分布于磁極間3b中的永久磁鐵32的磁通量增加。因此，由于各永久磁鐵32中的磁阻與永久磁鐵32產(chǎn)生的磁通，可在空隙磁通密度的分布(區(qū)域)中產(chǎn)生凹凸，可獲得較大的磁阻轉(zhuǎn)矩。
然而，由于這樣的磁極3a與磁極間3b之間的磁能差而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩為同步轉(zhuǎn)矩的一種。
于是，適合采用本實(shí)施例的的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為同步機(jī)動(dòng)作，但是為了平滑地從感應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到同步運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，按照上述方式，以磁阻轉(zhuǎn)矩為代表的同步轉(zhuǎn)矩是必須的。該同步轉(zhuǎn)矩除了具有磁阻轉(zhuǎn)矩以外，還具有下述永久磁鐵轉(zhuǎn)矩，該永久磁鐵轉(zhuǎn)矩是因永久磁鐵32的磁通與電樞繞組11的相互作用產(chǎn)生的，然而為了適合地并且平滑地從感應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到同步狀態(tài)，最好同步轉(zhuǎn)矩較大。
為了增加同步轉(zhuǎn)矩，按照上述方式，使永久磁鐵32的端部與轉(zhuǎn)子3的外周之間的磁性部31b的寬度減小，形成磁飽和狀態(tài)，永久磁鐵磁通可產(chǎn)生于空隙2中，從而使永久磁鐵轉(zhuǎn)矩增加，或使磁極寬度W1增加，從而使磁阻轉(zhuǎn)矩增加。
此外，適合采用本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)作為感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)，而該啟動(dòng)時(shí)的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩是由電樞電流產(chǎn)生的，其隨與設(shè)置于轉(zhuǎn)子3的外周部的啟動(dòng)用籠型導(dǎo)體交鏈的電樞磁通的時(shí)間變化而產(chǎn)生。
但是，沿抵消該電機(jī)磁通的方向?qū)υO(shè)置于轉(zhuǎn)子3的內(nèi)部的永久磁鐵32的磁通磁化，永久磁鐵32沿抵消與啟動(dòng)用籠型導(dǎo)體交鏈的電樞磁通的時(shí)間變化的方向作用。即，永久磁鐵32的磁通具有可使啟動(dòng)時(shí)的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩減少的作用。
還有，如果在轉(zhuǎn)子3的外周面上設(shè)置有磁性凹凸部，則由于難于磁化方向(q軸)的磁阻較高，這樣難于產(chǎn)生電樞磁通，由此，與啟動(dòng)用的導(dǎo)體33交鏈的磁通量也減少，使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少。
再有，電樞磁通可僅僅侵入容易磁化方向(d軸)，僅僅與設(shè)置于轉(zhuǎn)子3的整個(gè)外周部的導(dǎo)體33的局部交鏈，沿使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少的方向作用。
即，為了容易實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，最好永久磁鐵磁通量較小，另外，最好磁性凹凸部也較小。按照上述方式，容易實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)的方向，與容易實(shí)現(xiàn)同步的方向是相反的。
因此，在本實(shí)施例中，為了獲得在啟動(dòng)時(shí)作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，在定額運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為同步機(jī)動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，永久磁鐵的磁通和轉(zhuǎn)子外周面的磁性凹凸部的尺寸具體按照下述方式設(shè)定，以便獲得適合的值。
即，本實(shí)施例的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子按照下述方式構(gòu)成，以便獲得更加適合的磁阻值，該方式為在無勵(lì)磁時(shí)，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.1～0.7T的范圍內(nèi)，在磁極3a部分與磁極間3b部分之間，并且在永久磁鐵32的端部與轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周之間，設(shè)置有磁性部31b，分別改變永久磁鐵磁通，以及磁極寬度W1。
上述磁極寬度W1最好在為磁極距(從一個(gè)磁極中心到相鄰的磁極中心的周長(zhǎng))的0.3～0.5倍的范圍內(nèi)。
還有，磁極寬度W1與相鄰的永久磁鐵32之間的磁性部寬度W2按照下述方式設(shè)定，該方式為難于磁化方向的固有電感Lq，與容易磁化方向的固有電感Ld之比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
由此，可獲得下述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，通過平滑的牽入同步，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為同步機(jī)動(dòng)作。
下面對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施例的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子進(jìn)行描述。另外，在下面的實(shí)施例中，省略有關(guān)與第1實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的部分的具體描述。
即，該第2實(shí)施例的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子為持續(xù)作用有基本與轉(zhuǎn)子的頻率的3次方成比例的負(fù)載的場(chǎng)合，首先其第1實(shí)例中的，設(shè)置于轉(zhuǎn)子3的外周部的啟動(dòng)用的導(dǎo)體33的電阻率基本與鋁的電阻率相等。
此外，在該第1實(shí)例的轉(zhuǎn)子3中，按照下述方式，在磁極部3a與磁極間3b之間，并且在永久磁鐵32的端部與轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周之間設(shè)定磁性部31b，該方式為在無勵(lì)磁時(shí)，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.1～0.5T的范圍內(nèi)，此外，磁極寬度W1與相鄰永久磁鐵32之間的磁性部寬度W2按照下述方式設(shè)定，該方式為難于磁化方向的固有電感Lq，與容易磁化方向的固有電感Ld之比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
第2實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁性部31b，磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的110％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.7的范圍內(nèi)。
第3實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁性部31b，磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的120％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，另外難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
第4實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁性部31b，磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的130％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，另外難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
第5實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁性部31b，磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的140％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.3～0.6T的范圍內(nèi)，另外難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
第6實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁性部31b，磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的150％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.3～0.7T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.4的范圍內(nèi)。
第3實(shí)施例的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子按照作為運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)載，從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)的期間，為無負(fù)載，或基本為零的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)后，持續(xù)作用基本與電源頻率的3次方成比例的負(fù)載。
假定在這樣的條件下，在第1實(shí)例中，在設(shè)置于轉(zhuǎn)子3的外周部的啟動(dòng)用的導(dǎo)體33的電阻率基本上與鋁的電阻率相等的場(chǎng)合，按照下述方式在磁極3a與磁極間3b之間，并且在永久磁鐵32的端部與轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周之間，設(shè)置磁性部31b，該方式為在無勵(lì)磁時(shí)，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.1～0.5T的范圍內(nèi)，永久磁鐵磁通與磁阻值按照分別為適合值的方式設(shè)定。
此外，磁極寬度W1與相鄰的永久磁鐵32之間的磁性部寬度W2按照下述方式設(shè)定，該方式為難于磁化方向的固有電感Lq，與容易磁化方向的固有電感Ld之比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)，從而可獲得下述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為同步機(jī)動(dòng)作。
第2實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁性部31b，磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的110％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.7的范圍內(nèi)。
第3實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的120％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
第4實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的130％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.2～0.6T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
第5實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的140％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.3～0.6T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
第6實(shí)例按照下述方式，設(shè)定磁極寬度W1和磁性部寬度W2，該方式為導(dǎo)體33的電阻率基本上為鋁的電阻率的150％，在無勵(lì)磁的情況下，永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在空隙2處，在0.3～0.7T的范圍內(nèi)，難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)在0.1～0.4的范圍內(nèi)。
按照上述方式，在第3實(shí)施例中，假定下述條件，該條件指按照作為運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)載，在從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)的期間，無負(fù)載，即基本為零的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，在達(dá)到額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)后，持續(xù)作用基本與轉(zhuǎn)子的頻率的3次方成比例的負(fù)載，在上述條件下，按照上述方式分別設(shè)定導(dǎo)體33的電阻率，空隙2處的，無勵(lì)磁情況下的永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁通密度的平均值，以及難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比(Lq/Ld)，由此，可獲得下述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，通過平滑的牽入同步，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為同步機(jī)動(dòng)作。
圖5為表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的第4實(shí)施例的徑向剖視圖。在轉(zhuǎn)子鐵芯4的外周部，沿周向，如圖所示，其截面中的一條邊的長(zhǎng)度比另一條邊的長(zhǎng)度足夠大的長(zhǎng)方形的啟動(dòng)用的導(dǎo)體(導(dǎo)體桿)33按照較長(zhǎng)的邊沿轉(zhuǎn)子的徑向，以轉(zhuǎn)子中心軸為中心，呈放射狀設(shè)置。
啟動(dòng)時(shí)的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩的大小與電樞繞組11的磁通和啟動(dòng)用的導(dǎo)體33之間的交鏈磁通的時(shí)間變化率，以及導(dǎo)體33的電阻值成比例關(guān)系，但是由于在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高頻磁通，這樣因交流磁通的表皮效應(yīng)，磁通僅僅只能夠侵入轉(zhuǎn)子表面。
于是，啟動(dòng)用的導(dǎo)體33按照下述方式形成，該方式為其截面沿轉(zhuǎn)子3的徑向較長(zhǎng)，沿周向較窄，這樣由于表皮效應(yīng)，感應(yīng)電流僅僅流過導(dǎo)體33的轉(zhuǎn)子3外周側(cè)的端部，由此等效于導(dǎo)體33的截面面積減小的狀態(tài)。因此，等效于導(dǎo)體33的電阻增加的狀態(tài)，可高效地產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
此外，由于導(dǎo)體33按照沿周向變窄的方式形成，這樣磁極3a的磁路較寬，磁通更加容易地通過容易磁化方向(d軸)，磁阻轉(zhuǎn)矩增加。由此，高效地產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高效地產(chǎn)生磁阻，從而可獲得下述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為同步機(jī)動(dòng)作。
圖6為表示本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的第5實(shí)施例的徑向剖視圖。
即，在轉(zhuǎn)子鐵芯31的外周部，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的啟動(dòng)用導(dǎo)體(導(dǎo)體桿)33按照下述方式設(shè)置，該方式為該導(dǎo)體的截面呈等腰三角形狀，如圖所示，其底邊位于轉(zhuǎn)子3的外周側(cè)，并且其頂點(diǎn)位于轉(zhuǎn)子3的中心軸一側(cè)，以轉(zhuǎn)子3的中心軸為中心，呈放射狀布置。
該等腰三角形的導(dǎo)體33的周向的寬度越靠近底邊，越大。即，通過將寬度較大的底邊部設(shè)置于其周長(zhǎng)大于轉(zhuǎn)子3的內(nèi)周部的外徑部，與按照將該底邊部朝向內(nèi)周側(cè)的方式設(shè)置等腰三角形的導(dǎo)體33的場(chǎng)合相比較，可加寬容易磁化方向的磁路，可進(jìn)一步增加磁阻轉(zhuǎn)矩。
還有，在啟動(dòng)時(shí)，通過由導(dǎo)體33感應(yīng)的啟動(dòng)電流，產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，獲得更大的磁阻轉(zhuǎn)矩，可獲得下述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)在從啟動(dòng)時(shí)作為感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，到額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為同步機(jī)動(dòng)作的期間，可平滑地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
如果按照上面描述的方式，采用本發(fā)明的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，則通過調(diào)整磁極寬度，或永久磁鐵端部與電樞鐵芯的磁性部等，將永久磁鐵磁通，或難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比設(shè)定為適合的值，或者使啟動(dòng)用導(dǎo)體的截面形狀為其中的一條邊足夠大于另一條邊的長(zhǎng)方形，或?yàn)榈妊切?，則可使旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑的牽入同步，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)具有很大的效果。
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中上述永久磁鐵，在上述電樞繞組為非勵(lì)磁時(shí)的，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.1～0.7T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感(Lq)與容易磁化方向的固有電感(Ld)之比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
2.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體的電阻率與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率基本相等；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.1～0.5T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
3.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的110％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.7的范圍內(nèi)。
4.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的120％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
5.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的130％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
6.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的140％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
7.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的150％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.7T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.4的范圍內(nèi)。
8.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)時(shí)，基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率相等；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.1～0.5T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
9.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)，基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的110％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.7的范圍內(nèi)。
10.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)時(shí)，基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的120％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
11.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)時(shí)，基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的130％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.2～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
12.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)時(shí)，基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的140％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.6T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.5的范圍內(nèi)。
13.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中持續(xù)作用于上述轉(zhuǎn)子鐵芯上的負(fù)載在額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)以下基本為零，在到達(dá)額定旋轉(zhuǎn)次數(shù)時(shí)，基本上與電源頻率的3次方成比例；上述導(dǎo)體其電阻率基本為以正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的鋁的電阻率為100％的150％；上述永久磁鐵，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙的磁通密度的平均值在0.3～0.7T的范圍內(nèi)；上述轉(zhuǎn)子鐵芯，在上述磁性部中的額定負(fù)載時(shí)的難于磁化方向的固有電感與容易磁化方向的固有電感之比在0.1～0.4的范圍內(nèi)。
14.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其中上述導(dǎo)體其截面呈長(zhǎng)方形狀，其中長(zhǎng)邊沿上述轉(zhuǎn)子鐵芯的徑向，以轉(zhuǎn)子鐵芯的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心呈放射狀配置。
15.一種永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其具有磁性部，沿周向形成有磁性凹凸部；永久磁鐵，其按照下述方式設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，該方式為通過相鄰的磁極間的電樞繞組產(chǎn)生的磁通相抵消；導(dǎo)體，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部分，在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；上述導(dǎo)體其截面呈等腰三角形狀，其中的底位于上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周側(cè)，另外其頂點(diǎn)朝向轉(zhuǎn)子鐵芯的中心軸一側(cè)，以轉(zhuǎn)子鐵芯的旋轉(zhuǎn)中心軸為中心呈放射狀配置。
全文摘要
本發(fā)明按照下述方式構(gòu)成,該方式為:永久磁鐵(32)以通過磁極間(3b)的電樞繞組(11)的磁通相抵消的方式設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯(31)的內(nèi)部,在電樞繞組(11)的非勵(lì)磁時(shí),轉(zhuǎn)子(3)與定子(1)之間的空隙(2)中所產(chǎn)生的磁通密度的平均值在比如,0.1～0.7T的范圍內(nèi),額定負(fù)載時(shí)的電機(jī)鐵芯(31)的難于磁化方向(q軸)與容易磁化方向(d軸)的固有電感比(Lq/Ld)在0.1～0.8的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H02K19/10GK1269624SQ00104839
公開日2000年10月11日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者高畠幹生, 新政憲, 堺和人, 橋埸豊, 橋立良夫, 高橋則雄, 大石浩司, 雨森史郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝