旋轉(zhuǎn)電的制造方法
【專利摘要】一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有轉(zhuǎn)子（10）、定子鐵心（50）、多個(gè)極的勵(lì)磁繞組（60）及多個(gè)極的電樞繞組（70）。轉(zhuǎn)子（10）被軸支承成能旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子（10）的外周上形成有彼此在周向上排列的、呈凸?fàn)畹亩鄠€(gè)突極部（32）。定子鐵心（50）與轉(zhuǎn)子（10）隔著間隔地配置在轉(zhuǎn)子（10）的外周，在定子鐵心（50）的內(nèi)周形成有彼此在周向上排列的、呈凸?fàn)畹亩鄠€(gè)極齒（52）。多個(gè)極的勵(lì)磁繞組（60）卷繞在多個(gè)極齒（52）的每個(gè)極齒上，多個(gè)極的電樞繞組（70）與勵(lì)磁繞組（60）絕緣，并卷繞在多個(gè)極齒（52）的每個(gè)極齒上。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在定子上具有勵(lì)磁繞組的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機(jī)通常在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)(旋轉(zhuǎn)速度)上升時(shí)，輸出變大。例如，在大容量的風(fēng)力發(fā)電中，輸入有螺旋槳的旋轉(zhuǎn)能。螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度在很多情況下明顯較低。在將這種螺旋槳與發(fā)電機(jī)直接連接來進(jìn)行發(fā)電的情況下，需要巨大的發(fā)電機(jī)。為了使發(fā)電機(jī)小型化，有時(shí)利用具有齒輪的機(jī)械式的增速裝置來增加螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度。
[0003]近年來，風(fēng)力發(fā)電的大容量化不斷推進(jìn)，在上述機(jī)械式的增速裝置中，存在無法應(yīng)對所要求的發(fā)電容量這樣的可能性。
[0004]作為解決上述問題的方法，已知有例如專利文獻(xiàn)I所公開這樣的利用磁齒輪獲得增速效果的方法。這種磁齒輪是與發(fā)電機(jī)比較類似的技術(shù)，并能夠?qū)⒋琵X輪與發(fā)電機(jī)一體化。在具有磁齒輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，利用磁齒輪使旋轉(zhuǎn)磁場增速，并通過上述旋轉(zhuǎn)磁場在三相電樞繞組中發(fā)電。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利特表2009 - 535012號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0009]但是，在使用專利文獻(xiàn)I所公開的這種磁齒輪的發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一旦轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則制造成本等就會(huì)增大。此外，當(dāng)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)突然產(chǎn)生載荷力矩的情況下，有時(shí)伴隨著上述載荷力矩而使旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變動(dòng)。
[0010]本發(fā)明基于上述情況而作，其目的在于，利用結(jié)構(gòu)更簡單的旋轉(zhuǎn)電機(jī)來穩(wěn)定地獲得由磁齒輪帶來的增速效果。
[0011 ] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有:轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被軸支承成能旋轉(zhuǎn)，并在外周上形成有彼此在周向上排列的、呈凸?fàn)畹亩鄠€(gè)突極部；定子鐵心，該定子鐵心與所述轉(zhuǎn)子隔著間隔地配置在所述轉(zhuǎn)子的外周，并在內(nèi)周上形成有彼此在周向上排列的、呈凸?fàn)畹亩鄠€(gè)極齒，在所述極齒的半徑方向內(nèi)側(cè)形成有朝軸向兩側(cè)及半徑方向外側(cè)開口、并沿著軸向延伸的軸向槽；多個(gè)極的勵(lì)磁繞組，該勵(lì)磁繞組卷繞在多個(gè)所述極齒的每個(gè)極齒上；多個(gè)極的電樞繞組，該電樞繞組與所述勵(lì)磁繞組絕緣，并卷繞在多個(gè)所述極齒的每個(gè)極齒上；多個(gè)導(dǎo)體棒，這些導(dǎo)體棒配置在各所述軸向槽內(nèi)；以及多個(gè)導(dǎo)體連接構(gòu)件，這些導(dǎo)體連接構(gòu)件在所述轉(zhuǎn)子的軸向外側(cè)的兩側(cè)分別配置多個(gè)，并且各自與規(guī)定數(shù)量的所述導(dǎo)體棒的軸向端部連接，從而與多個(gè)所述導(dǎo)體棒一起形成一個(gè)封閉的電路，所述極齒的個(gè)數(shù)與所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)相同，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成為所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)與所述電樞繞組的極數(shù)呈規(guī)定的比率，并且設(shè)于所述轉(zhuǎn)子的突極部的數(shù)量滿足(Pf + Pa)/2，其中，Pf:所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)，Pa:所述電樞繞組的極數(shù)。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能利用結(jié)構(gòu)更簡單的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，來穩(wěn)定地獲得由磁齒輪帶來的增速效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是不意表不本發(fā)明第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的四分之一的局部橫剖面的局部橫剖視圖。
[0016]圖2是從軸向?qū)D1的II部的周向范圍的定子及轉(zhuǎn)子的一部分進(jìn)行觀察，并將周向以直線的方式展開表示的示意橫剖面。
[0017]圖3是表示圖1的實(shí)施方式的定子鐵心及阻尼繞組的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0018]圖4是圖3的俯視圖。
[0019]圖5 Ca)是表示沒有圖3的阻尼繞組時(shí)的時(shí)間與載荷力矩間的關(guān)系的圖表，圖5(b)是表示時(shí)間與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度間的關(guān)系的圖表，其示出因圖5 (a)的載荷力矩而使旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變動(dòng)的狀態(tài)。
[0020]圖6 (a)是表不具有圖3的阻尼繞組時(shí)的時(shí)間與載荷力矩間的關(guān)系的圖表，圖6(b)是表示時(shí)間與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度間的關(guān)系的圖表，其示出因圖6 (a)的載荷力矩而使旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變動(dòng)的狀態(tài)。
[0021]圖7是從軸向?qū)Ρ景l(fā)明第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子的一部分進(jìn)行觀察，并將周向以直線的方式展開表示的示意橫剖面。
[0022]圖8是從軸向?qū)Ρ景l(fā)明第三實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子的一部分進(jìn)行觀察，并將周向以直線的方式展開表示的示意橫剖面。
[0023]圖9是表示圖1、圖7及圖8各自的實(shí)施方式中的pf、pa、ρ,的組合例的表。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，參照附圖，對本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0025](第一實(shí)施方式)
[0026]使用圖1及圖2對第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是示意表示本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的四分之一的局部橫剖面的局部橫剖視圖。圖2是從軸向?qū)D1的II部的范圍的定子40及轉(zhuǎn)子10的一部分進(jìn)行觀察，并將周向以直線的方式展開表示的示意橫剖面。另外，在圖1及圖2中，省略了阻尼繞組75等的圖示。
[0027]圖3是表示圖1的定子鐵心50及阻尼繞組75的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。圖4是圖3的俯視圖。另外，圖3及圖4是示意圖，其將定子鐵心50等的周向以直線的方式表示，并省略勵(lì)磁繞組60及電樞繞組70的圖示。
[0028]圖5(a)是表示沒有圖3的阻尼繞組75時(shí)的時(shí)間與載荷力矩間的關(guān)系的圖表。圖5 (b)是表示時(shí)間與轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度間的關(guān)系的圖表，其示出因圖5 (a)的載荷力矩而使旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變動(dòng)的狀態(tài)。圖6 (a)是表示具有圖3的阻尼繞組75時(shí)的時(shí)間與載荷力矩間的關(guān)系的圖表。圖6 (b)是表示時(shí)間與轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度間的關(guān)系的圖表，其示出因圖5 (a)的載荷力矩而使旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變動(dòng)的狀態(tài)。
[0029]首先，對本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)是三相同步的發(fā)電機(jī)，其具有轉(zhuǎn)子10及定子40。上述轉(zhuǎn)子10及定子40配置在外殼(未圖示)的內(nèi)部。
[0030]轉(zhuǎn)子10是沒有設(shè)置繞組的突極型的轉(zhuǎn)子，其具有主軸20及轉(zhuǎn)子鐵心30。主軸20與轉(zhuǎn)軸同軸延伸，并被設(shè)于外殼的軸承(未圖示)軸支承成能旋轉(zhuǎn)。
[0031]轉(zhuǎn)子鐵心30是將多塊硅鋼板沿轉(zhuǎn)軸方向?qū)盈B而成的，該轉(zhuǎn)子鐵心30固定于主軸20的外周，并與轉(zhuǎn)軸同軸延伸。在轉(zhuǎn)子鐵心30的外周上形成有彼此在周向上等間隔排列的、呈凸?fàn)?例如，橫截面為大致長方形)的四十個(gè)突極部32。即，在相鄰的突極部32之間形成有凹槽34。
[0032]在本例中，轉(zhuǎn)子鐵心30形成為轉(zhuǎn)軸方向的長度為50mm、外側(cè)半徑(從轉(zhuǎn)軸中心到突極部32的前端面的距離)為255mm。
[0033]定子40具有定子鐵心50、多個(gè)極的勵(lì)磁繞組60、多個(gè)極的三相電樞繞組70以及阻尼繞組75 (圖3、圖4)。
[0034]定子鐵心50是將多塊硅鋼板沿轉(zhuǎn)軸方向?qū)盈B而成的，其與轉(zhuǎn)子10隔著空隙(氣隙)地配置在轉(zhuǎn)子10的外周。在定子鐵心50的內(nèi)周上形成有彼此在周向上等間隔排列的、呈凸?fàn)?例如，橫截面為大致長方形)的四十八個(gè)極齒52。S卩，在相鄰的極齒52之間形成有切槽54。
[0035]在本例中，定子鐵心50形成為轉(zhuǎn)軸方向的長度為50mm、外徑為315mm、徑向的厚度(從極齒52的前端面到定子鐵心50的外周面的距離)為59.5mm。此外，定子鐵心50配置成氣隙的距離(從突極部32的前端面到極齒52的前端面的距離)為0.5mm。
[0036]在上述極齒52的半徑方向內(nèi)側(cè)，形成有朝軸向兩側(cè)及半徑方向外側(cè)開口并沿軸向延伸的軸向槽52a (圖3、圖4)。
[0037]勵(lì)磁繞組60是將銅線等導(dǎo)線隔著絕緣物針對四十八個(gè)極齒52中的每一個(gè)沿徑向垂直卷繞(所謂的“集中卷繞”)而成的。卷繞在相鄰的極齒52上的勵(lì)磁繞組60以彼此反向的方式卷繞，并相互串聯(lián)連接。在勵(lì)磁繞組60中，利用直流電源(未圖示)供給勵(lì)磁電流。因此，在本實(shí)施方式中，勵(lì)磁繞組60的極數(shù)Pf為與極齒52的數(shù)量相同的四十八極。另外，勵(lì)磁繞組60的匝數(shù)為9216匝。
[0038]三相的電樞繞組70是將銅線等導(dǎo)線隔著絕緣物針對四十八個(gè)極齒52中的每一個(gè)沿徑向垂直卷繞(所謂的“集中卷繞”)而成的。三相的電樞繞組70以在比勵(lì)磁繞組60更靠徑向內(nèi)側(cè)的位置處與勵(lì)磁繞組60絕緣的方式卷繞，卷繞在相鄰的極齒52上的三相的電樞繞組70以彼此相同的方向卷繞。
[0039]三相的電樞繞組70由彼此Y形連接的三相(U相、V相、W相)的繞組構(gòu)成，從而在沿周向形成的四十八個(gè)極齒52上，沿周向依次卷繞有U相的繞組、V相的繞組及W相的繞組。因此，三相電樞繞組70的極數(shù)paS“48 + 3X2”極、即三十二極。另外，電樞繞組70的匝數(shù)為各相各528匝。
[0040]在電樞繞組70的U相中，包括第一 U相(圖3及圖4中的Ul)和與第一 U相不同極的第二 U相(圖3及圖4中的U2)。上述第一 U相及第二 U相卷繞在不同的極齒52上。
[0041]在V相中，包括第一 V相(圖3及圖4中的VI)和與第一 V相不同極的第二 V相(圖3及圖4中的V2)。上述第一 V相及第二 V相卷繞在不同的極齒52上。[0042]在W相中，包括第一 W相(圖3及圖4中的Wl)和與第一 W相不同極的第二 W相(圖3及圖4中的W2)。上述第一 W相及第二 W相卷繞在不同的極齒52上。
[0043]阻尼繞組75具有三個(gè)導(dǎo)體構(gòu)件即第一導(dǎo)體構(gòu)件85、第二導(dǎo)體構(gòu)件86及第三導(dǎo)體構(gòu)件87和三個(gè)端環(huán)(日文:端絡(luò)環(huán))即第一端環(huán)81、第二端環(huán)82及第三端環(huán)83。
[0044]首先，對第一導(dǎo)體構(gòu)件85的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0045]第一導(dǎo)體構(gòu)件85由兩個(gè)長部(第一 U相部91、第一 V相部92)和將兩個(gè)長部連接的一個(gè)短部(UV連接部93)構(gòu)成。第一 U相部91、第一 V相部92及UV連接部93 —體形成。
[0046]第一 U相部91配置在相當(dāng)于電樞繞組的第一 U相的極齒52的軸向槽52a內(nèi)。第一 V相部92配置在相當(dāng)于第一 V相的極齒52的軸向槽52a內(nèi)。UV連接部93將第一 U相部91及第一 V相部92各自的一方的端部連接。
[0047]第一 U相部91的與UV連接部93相反一側(cè)的端部與第一端環(huán)81連接。第一 V相部92的與UV連接部93相反一側(cè)的端部與第二端環(huán)82連接。對于上述連接，將在后文中進(jìn)行說明。
[0048]接著，對第二導(dǎo)體構(gòu)件86的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0049]第二導(dǎo)體構(gòu)件86與第一導(dǎo)體構(gòu)件85同樣地，由兩個(gè)長部(第一 W相部94、第二 U相部95)和將兩個(gè)長部連接的一個(gè)短部(WU連接部96)構(gòu)成。第一 W相部94、第二 U相部95及WU連接部96 —體形成。
[0050]第一 W相部94配置在相當(dāng)于第一 W相的極齒52的軸向槽52a內(nèi)。第二 U相部95配置在相當(dāng)于第二 U相的極齒52的軸向槽52a內(nèi)。WU連接部96將第一 W相部94及第二U相部95各自的一方的端部連接。
[0051]第一 W相部94的與WU連接部96相反一側(cè)的端部與第二端環(huán)82連接。第二 U相部95的與WU連接部96相反一側(cè)的端部與第三端環(huán)83連接。對于上述連接，將在后文中進(jìn)行說明。
[0052]接著，對第三導(dǎo)體構(gòu)件87的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0053]第三導(dǎo)體構(gòu)件87與第一導(dǎo)體構(gòu)件85同樣地，由兩個(gè)長部(第二 V相部97、第二 W相部98)和將兩個(gè)長部連接的一個(gè)短部(VW連接部99)構(gòu)成。第二 V相部97、第二 W相部98及VW連接部99 一體形成。
[0054]第二 V相部97配置在相當(dāng)于第二 V相的極齒52的軸向槽52a內(nèi)。第二 W相部98配置在相當(dāng)于第二 W相的極齒52的軸向槽52a內(nèi)。VW連接部99將第二 V相部97及第二W相部98各自的一方的端部連接。
[0055]第二 V相部97的與VW連接部99相反一側(cè)的端部與第三端環(huán)83連接。第二 W相部98的與VW連接部99相反一側(cè)的端部與第一端環(huán)81連接。對于上述連接，將在后文中進(jìn)行說明。
[0056]接著，對第一端環(huán)81進(jìn)行說明。
[0057]第一端環(huán)81配置在定子鐵心50的軸向外側(cè)的一方(圖5中的上方)的軸向外側(cè)。上述第一端環(huán)81是以轉(zhuǎn)軸為中心的局部環(huán)狀，其由導(dǎo)體構(gòu)成。如上所述，在第一端環(huán)81的軸向面(與定子鐵心50相對的面)上連接有第一 U相部91及第二 W相部98，而處于能導(dǎo)通的狀態(tài)。[0058]接著，對第二端環(huán)82進(jìn)行說明。
[0059]第二端環(huán)82與第一端環(huán)81同樣地，配置在定子鐵心50的軸向外側(cè)的一方(圖5中的上方)的軸向外側(cè)。上述第二端環(huán)82是以轉(zhuǎn)軸為中心的局部環(huán)狀的導(dǎo)體，其周向長度比第一端環(huán)81的周向長度短。如上所述，在第二端環(huán)82的軸向面(與定子鐵心50相對的面)上連接有第一 W相部94及第二 U相部95，而處于能導(dǎo)通的狀態(tài)。
[0060]接著，對第三端環(huán)83進(jìn)行說明。
[0061]第三端環(huán)83與第一端環(huán)81同樣地，配置在定子鐵心50的軸向外側(cè)的一方(圖5中的上方)的軸向外側(cè)。上述第三端環(huán)83是以轉(zhuǎn)軸為中心的局部環(huán)狀的導(dǎo)體，其周向長度比第一端環(huán)81的周向長度短。如上所述，在第一端環(huán)83的軸向面(與定子鐵心50相對的面)上連接有第二 V相部97及第二 W相部98，而處于能導(dǎo)通的狀態(tài)。
[0062]第一導(dǎo)體構(gòu)件85、第二導(dǎo)體構(gòu)件86、第三導(dǎo)體構(gòu)件87、第一端環(huán)81、第二端環(huán)82及第三端環(huán)83構(gòu)成一個(gè)封閉的電路。如上所述，使用分別相當(dāng)于第一 U相、第二 U相、第一V相、第二 V相、第一 W相、第二 W相的極齒、即六個(gè)極齒52，來配置一個(gè)封閉的電路。因而，在本實(shí)施方式中，由于具有四十八個(gè)極齒52，因此，存在八個(gè)封閉的電路。
[0063]接著，對本實(shí)施方式的作用、即發(fā)電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，對上述發(fā)電機(jī)的動(dòng)作原理進(jìn)行說明。
[0064]在利用勵(lì)磁電路If對勵(lì)磁繞組60進(jìn)行直流激勵(lì)時(shí)，在定子40上形成pf極(四十八極)的靜止磁場。上述靜止磁場通過圖2的虛線L1示出。在此，利用設(shè)于發(fā)電機(jī)外部的原動(dòng)機(jī)(未圖示)，以旋轉(zhuǎn)速度N (min —O (圖2的箭頭X1)對轉(zhuǎn)子10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0065]此時(shí)，在靜止磁場中，利用由突極部32及凹部34的和(可以認(rèn)為突極部相當(dāng)于N極、凹部相當(dāng)于S極)所示的2 極(八十極)的轉(zhuǎn)子10進(jìn)行磁通調(diào)制，來產(chǎn)生式(I)所示的Pa極的旋轉(zhuǎn)磁場。上述旋轉(zhuǎn)磁場通過圖2的實(shí)線L2示出。
[0066]pa = (2Xpr) — pf…式(I)
[0067]在本例中，由于Pr = 40,pf = 48，因此，產(chǎn)生pa極為“2X40 — 48”、即三十二極的旋轉(zhuǎn)磁場。
[0068]通常，在沒有使用使旋轉(zhuǎn)速度機(jī)械地增速的增速機(jī)的情況下，旋轉(zhuǎn)磁場相對于規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度由勵(lì)磁電流If等唯一地確定。與此相對的是，在本實(shí)施方式中，比由勵(lì)磁電流If確定的旋轉(zhuǎn)磁場的大小更大。
[0069]在本例中，通過磁齒輪效應(yīng),三十二極的旋轉(zhuǎn)磁場與以速度為轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度N (min —O的2.5倍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況相同。
[0070]在將實(shí)際輸入發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為N時(shí)，形成旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度由(2XpyPf)XN表示。接著，在使用式(I)等進(jìn)行變形后，就變?yōu)?I + Pf/Pa)XN (圖2的箭頭X2)。
[0071]即，能夠獲得與相對于輸入發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，輸入(I + Pf/Pa)倍的旋轉(zhuǎn)速度的情況相同的效果。在本例中，由于設(shè)定為Pa = 32及pf = 48,以使pa與pf的比滿足pf/pa=1.5的關(guān)系，因此，上述旋轉(zhuǎn)速度能夠獲得與“I + 48/32”倍、即2.5倍的旋轉(zhuǎn)速度相同的效果。
[0072]其結(jié)果是，在電樞繞組70上感應(yīng)有式(2)所示的發(fā)電頻率f (Hz)的三相交流電壓。
[0073]f = (pa/120) X ((2Xpr)/pa) XN...式(2)[0074]另外，通過對供給到勵(lì)磁繞組60的勵(lì)磁電流If進(jìn)行調(diào)節(jié)，就能容易地對在三相的電樞繞組70中感應(yīng)到的感應(yīng)電壓V進(jìn)行控制。
[0075]接著，對本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效果進(jìn)行說明。
[0076]本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子10為八十極。通過上述磁齒輪效應(yīng),旋轉(zhuǎn)磁場能夠增速到2.5倍的速度。發(fā)電機(jī)的輸出一般與旋轉(zhuǎn)速度成比例。與此相對的是，利用上述效應(yīng)，比起八十極的電動(dòng)機(jī)，能夠?qū)挝惑w積的輸出設(shè)計(jì)得很大。
[0077]此外，本實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)具有八十極的突極轉(zhuǎn)子，但不需要在轉(zhuǎn)子10上設(shè)置勵(lì)磁繞組，并且不需要對轉(zhuǎn)子10供電。另外，由于該發(fā)電機(jī)是轉(zhuǎn)子10的結(jié)構(gòu)更簡單的突極轉(zhuǎn)子，因此，能夠在發(fā)電機(jī)的制造中使用現(xiàn)有的制造技術(shù)。因此，本實(shí)施方式不僅能夠抑制該發(fā)電機(jī)的制造成本及組裝工時(shí)數(shù)的增加，而且能夠獲得磁齒輪效應(yīng)。
[0078]接著，對于阻尼繞組75的作用，通過將具有阻尼繞組75的情況與沒有阻尼繞組75的情況比較來進(jìn)行說明。
[0079]只要輸入到旋轉(zhuǎn)電機(jī)的載荷力矩是恒定的，則機(jī)械的旋轉(zhuǎn)速度也是恒定的。即，轉(zhuǎn)子10在沒有發(fā)生變動(dòng)的狀態(tài)下以基本恒定的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0080]但是，在短時(shí)間內(nèi)輸入有規(guī)定大小的載荷力矩的情況下，沒有阻尼繞組75時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度會(huì)發(fā)生變動(dòng)。圖5及圖6的例子是在規(guī)定的時(shí)間T1作用有規(guī)定的載荷力矩的狀態(tài)。
[0081]因上述載荷力矩，轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度如圖5 (b)所示發(fā)生變動(dòng)。這是由于伴隨著載荷力矩的產(chǎn)生，也產(chǎn)生了使轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)的力矩(變動(dòng)力矩)。此時(shí)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)保持著變動(dòng)后的狀態(tài)。這種旋轉(zhuǎn)速度的變動(dòng)也作用在旋轉(zhuǎn)磁場上。由此，旋轉(zhuǎn)磁場也與旋轉(zhuǎn)速度同樣地發(fā)生變動(dòng)。
[0082]與此相對的是，以下對具有阻尼繞組75的情況進(jìn)行說明。
[0083]在產(chǎn)生有使旋轉(zhuǎn)速度變動(dòng)的變動(dòng)力矩時(shí)，在上述八個(gè)封閉的電路中分別流過電流。由于在上述各電路中流過電流，因此，產(chǎn)生了抵消變動(dòng)力矩這樣的力矩(制動(dòng)力矩)。利用這種制動(dòng)力矩，就能使轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度的變動(dòng)慢慢變小。在經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，旋轉(zhuǎn)速度的變動(dòng)基本變?yōu)榱恪?br> [0084]通過如上所述設(shè)置阻尼繞組75，即便在突然產(chǎn)生載荷力矩的情況下，也能維持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。其結(jié)果是，能夠獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)磁場。
[0085]如以上說明可知，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠利用結(jié)構(gòu)更簡單的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，來穩(wěn)定地獲得磁齒輪效應(yīng)。
[0086](第二實(shí)施方式)
[0087]使用圖7，對第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖7是從軸向?qū)Ρ緦?shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子10的一部分進(jìn)行觀察，并將周向以直線的方式展開進(jìn)行表示的示意橫剖視圖。另夕卜，在圖7中，省略了阻尼繞組75等的圖示。
[0088]本實(shí)施方式是第一實(shí)施方式(圖1?圖6)的變形例，對于與第一實(shí)施方式相同的部分或相似的部分，標(biāo)注相同的符號(hào)，而省略重復(fù)說明。
[0089]在本實(shí)施方式中，Pa與Pf的比滿足pf/pa= 1.2的關(guān)系。在本例中，由于設(shè)定為Pa=20及pf = 24，因此，該旋轉(zhuǎn)速度能夠獲得與“I + 24/20”倍、即2.2倍的旋轉(zhuǎn)速度相同的效果。
[0090]藉此，與第一實(shí)施方式同樣地，能夠利用結(jié)構(gòu)更簡單的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，來穩(wěn)定地獲得磁齒輪效應(yīng)。
[0091](第三實(shí)施方式)
[0092]使用圖8，對第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖8是從軸向?qū)Ρ緦?shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子10的一部分進(jìn)行觀察，并將周向以直線的方式展開進(jìn)行表示的示意橫剖視圖。另夕卜，在圖8中，省略了阻尼繞組75等的圖示。
[0093]本實(shí)施方式是第一實(shí)施方式(圖1?圖6)的變形例，對于與第一實(shí)施方式相同的部分或相似的部分，標(biāo)注相同的符號(hào)，而省略重復(fù)說明。
[0094]在本實(shí)施方式中，pa%pf的比滿足pf/pa= 1.125的關(guān)系。在本例中，由于設(shè)定為Pa = 32及pf = 36，因此，該旋轉(zhuǎn)速度能夠獲得與“I + 36/32”倍、即2.125倍的旋轉(zhuǎn)速度相同的效果。
[0095]藉此，與第一實(shí)施方式同樣地，能夠利用結(jié)構(gòu)更簡單的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，來穩(wěn)定地獲得磁齒輪效應(yīng)。
[0096](其它實(shí)施方式)
[0097]本實(shí)施方式的說明是用于對本發(fā)明進(jìn)行說明的例示，并不限定權(quán)利要求書記載的發(fā)明。此外，本發(fā)明的各部分結(jié)構(gòu)不局限于上述實(shí)施方式，其能在權(quán)利要求書記載的技術(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。
[0098]在第一實(shí)施方式?第三實(shí)施方式中，逐一示出了 pf/pa分別為1.5、1.2、1.125這樣的例子，但不局限于此。
[0099]圖9是表示第一實(shí)施方式?第三實(shí)施方式各自的Pf、Pa、P,的組合例的表。如圖9所示，存在很多像pf/pa滿足1.5、1.2、1.125這樣的、滿足pf + pa = (2Xpr)的組合,也可以采用上述中的任意組合。這樣的話，由于能從緩慢旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子10的突極產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，因此，能夠使用體型比較小的旋轉(zhuǎn)機(jī)獲得很大的輸出。
[0100]此外，在第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式中，在電樞繞組70的連接中采用了 Y形連接，但也可以采用三角形連接。
[0101]此外，在第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式中，電樞繞組70在比勵(lì)磁繞組60更靠徑向內(nèi)側(cè)的位置處卷繞，但電樞繞組70也可以在比勵(lì)磁繞組60更靠徑向外側(cè)的位置處卷繞。
[0102]此外，本發(fā)明還可以適用于調(diào)相機(jī)等。
[0103]此外，在第一實(shí)施方式中，構(gòu)成阻尼繞組75的第一導(dǎo)體構(gòu)件85的第一 U相部91、第一 V相部92及UV連接部93是一體形成的，但不局限于此。也可以由不同的構(gòu)件構(gòu)成第一 U相部91、第一 V相部92及UV連接部93并進(jìn)行組裝。對于第二導(dǎo)體構(gòu)件86及第三導(dǎo)體構(gòu)件87亦是如此。
[0104](符號(hào)說明)
[0105]10 轉(zhuǎn)子
[0106]20 主軸
[0107]30轉(zhuǎn)子鐵心
[0108]32突極部
[0109]34 凹槽
[0110]40 定子
[0111]50定子鐵心[0112]52極齒
[0113]52a 軸向槽 52a
[0114]54切槽
[0115]60勵(lì)磁繞組
[0116]70電樞繞組
[0117]75阻尼繞組
[0118]81第一端環(huán)
[0119]82第二端環(huán)
[0120]83第三端環(huán)
[0121]85第一導(dǎo)體構(gòu)件
[0122]86第二導(dǎo)體構(gòu)件
[0123]87第三導(dǎo)體構(gòu)件
[0124]91第一 U 相部
[0125]92第一 V 相部
[0126]93UV 連接部
[0127]94第一 W 相部
[0128]95第二 U 相部
[0129]96WU 連接部
[0130]97第二 V 相部
[0131]98第二 W 相部
[0132]99VW 連接部。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，具有: 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被軸支承成能旋轉(zhuǎn)，并在外周上形成有彼此在周向上排列的、呈凸?fàn)畹亩鄠€(gè)突極部； 定子鐵心，該定子鐵心與所述轉(zhuǎn)子隔著間隔地配置在所述轉(zhuǎn)子的外周，并在內(nèi)周上形成有彼此在周向上排列的、呈凸?fàn)畹亩鄠€(gè)極齒，在所述極齒的半徑方向內(nèi)側(cè)形成有朝軸向兩側(cè)及半徑方向外側(cè)開口、并沿著軸向延伸的軸向槽； 多個(gè)極的勵(lì)磁繞組，該勵(lì)磁繞組卷繞在多個(gè)所述極齒的每個(gè)極齒上； 多個(gè)極的電樞繞組，該電樞繞組與所述勵(lì)磁繞組絕緣，并卷繞在多個(gè)所述極齒的每個(gè)極齒上； 多個(gè)導(dǎo)體棒，這些導(dǎo)體棒配置在各所述軸向槽內(nèi)；以及 多個(gè)導(dǎo)體連接構(gòu)件，這些導(dǎo)體連接構(gòu)件在所述轉(zhuǎn)子的軸向外側(cè)的兩側(cè)分別配置多個(gè)，并且各自與規(guī)定數(shù)量的所述導(dǎo)體棒的軸向端部連接，從而與多個(gè)所述導(dǎo)體棒一起形成一個(gè)封閉的電路， 所述極齒的個(gè)數(shù)與所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)相同， 所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成為:所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)與所述電樞繞組的極數(shù)呈規(guī)定的比率，并且設(shè)于所述轉(zhuǎn)子的突 極部的數(shù)量滿足(Pf+ Pa)/2，其中，Pf是所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)，Pa是所述電樞繞組的極數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述電樞繞組在各所述極齒上構(gòu)成U相、V相及W相的三相繞組， 所述U相包括第一 U相和與第一 U相不同極的第二 U相， 所述V相包括第一 V相和與第一 V相不同極的第二 V相， 所述W相包括第一 W相和與第一 W相不同極的第二 W相， 多個(gè)所述導(dǎo)體連接構(gòu)件包括: 第一連接構(gòu)件，該第一連接構(gòu)件將下述兩者連接:配置在相當(dāng)于所述第一 U相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的一方的第一端部和位于其相反側(cè)的第二端部中的所述第一端部，以及配置在相當(dāng)于所述第一 V相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第一端部； 第二連接構(gòu)件，該第二連接構(gòu)件將下述兩者連接:配置在相當(dāng)于所述第一 V相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第二端部，以及配置在相當(dāng)于所述第一 W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第二端部； 第三連接構(gòu)件，該第三連接構(gòu)件將下述兩者連接:配置在相當(dāng)于所述第一 W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第一端部，以及配置在相當(dāng)于所述第二 U相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第一端部； 第四連接構(gòu)件，該第四連接構(gòu)件將下述兩者連接:配置在相當(dāng)于所述第二 U相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第二端部，以及配置在相當(dāng)于所述第二 V相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第二端部； 第五連接構(gòu)件，該第五連接構(gòu)件將下述兩者連接:配置在相當(dāng)于所述第二 V相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第一端部，以及配置在相當(dāng)于所述第二 W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第一端部；以及第六連接構(gòu)件，該第六連接構(gòu)件將下述兩者連接:配置在相當(dāng)于所述第二 W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的第二端部，以及配置在相當(dāng)于所述第一 U相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的、所述導(dǎo)體棒的所述第二端部。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述第一連接構(gòu)件、配置在相當(dāng)于所述第一 W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的所述導(dǎo)體棒以及配置在相當(dāng)于所述第二U相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的所述導(dǎo)體棒一體地形成， 所述第三連接構(gòu)件、配置在相當(dāng)于所述第一 W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的所述導(dǎo)體棒以及配置在相當(dāng)于所述第二U相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的所述導(dǎo)體棒一體地形成， 所述第五連接構(gòu)件、配置在相當(dāng)于所述第二 V相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的所述導(dǎo)體棒以及配置在相當(dāng)于所述第二W相的所述極齒的所述軸向槽內(nèi)的所述導(dǎo)體棒一體地形成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成為:產(chǎn)生相當(dāng)于所述轉(zhuǎn)子以速度為所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的(I +口7口2倍的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場。
5.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)與所述電樞繞組的極數(shù)滿足:
Pf/Pa = I.5。
6.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)與所述電樞繞組的極數(shù)滿足:
Pf/Pa = I.2。
7.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述勵(lì)磁繞組的極數(shù)與所述電樞繞組的極數(shù)滿足: pf/pa = 1.125。
【文檔編號(hào)】H02K19/16GK103748772SQ201180072798
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月11日
【發(fā)明者】津田敏宏, 川村光弘, 深見正, 島和男 申請人:東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會(huì)社, 學(xué)校法人金澤工業(yè)大學(xué)