[发明专利]发电机用铁心

说明书

技术领域

本发明涉及具备磁轭和磁极部的发电机用铁心的技术。

背景技术

近些年，风力发电及水利发电等利用了自然能量的发电系统备受关注。尤其是由于风力发电用的永久磁铁式发电机大多使用在发电量为几KW的小型风力发电或1KW以下的微型风力发电等的小型风力发电系统中，且与感应型发电机不同，不需要向励磁绕组的电力供给，因此期待作为独立电源设备而在远离陆地的岛屿或山谷部利用，另外，最近，设置在城市的公园或建筑物的屋顶上的例子不断增多。然而，这样的小型风力发电系统与大型发电系统比较，具有发电成本变高100～200倍的缺点。因此，在小型风力发电系统的领域中，发电机的低成本化成为市场的要求。

对于这样的小型风力发电系统来说，大多作为独立电源使用，因此三相发电机发出的电力通过全波整流器转换为直流而直接利用的情况或蓄积到蓄电池中而利用的情况较多。另外，也考虑从直流经由逆变器进行频率变换而进行使用。因此，对于小型风力发电机的性能来说，需要将绕组阻抗抑制得较低，以便不断使用永久磁铁的磁通来增加感应电压，并且极力减小感应电压矢量与发电电压矢量的相位差来提高发电量，从而高效地从叶片的动力取出直流电力。另外，为了提高起动时的发电量，需要降低齿槽转矩和摩擦转矩，还要求降低磁滞损耗或涡流损耗那样的铁损。

作为现有的发电机，在日本特开2002-153036号(专利文献1的图1)中公开有轴向间隙型的发电机，其在绕组的中央采用没有铁芯的无铁心结构，并以夹着绕组的方式在两侧配置永久磁铁。在这样的无铁心类型的绕组结构中，能够降低绕组阻抗，实现铁损降低。另一方面，当采用这样的结构时，永久磁铁的磁通降低，因此通过上述那样配置永久磁铁来增加磁通。

专利文献1：日本特开2002-153036号公报

在日本特开2002-153036号(专利文献1)的结构中具有如下等较多的缺点：绕组产生的热量的传热路径少，绕组温度容易成为高温；绕组与永久磁体的间隙窄，因此发电机组装时间隙调整困难；在通过树脂模制绕组时，因绕组温度上升，树脂发生热膨胀而可能与永久磁铁接触；永久磁铁使用量多，因此材料成本变得非常高；转子转动惯量大且起动转矩增大，从而抑制发电量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制磁通量的降低且同时减少绕组的阻抗的发电机用铁心。

本发明的另一目的在于提供一种部件个数少且组装容易的发电机用铁心。

本发明以发电机用铁心为改良的对象，该发电机用铁心通过组合多个分割铁心而得到，所述多个分割铁心通过层叠多张电磁钢板(硅钢板)而构成，且各分割铁心具备磁轭构成部和包括极柱的磁极部。本发明的发电机用铁心的多张电磁钢板中包括一张以上的分割型电磁钢板和一张以上的非分割型电磁钢板，该分割型电磁钢板由以形成横切一张电磁钢板中的磁路的空隙部(间隙)的方式配置的两种分割电磁钢板构成，该非分割型电磁钢板中未形成横切一张电磁钢板中的磁路的空隙部。在两种分割型电磁钢板之间形成的空隙部以不会使多个分割铁心的磁极部的磁阻成为不均等的方式(以使多张分割铁心的磁极部的磁阻相等的方式)确定位置及形状。这样形成的空隙部通过层叠多张电磁钢板，而在分割铁心中构成磁阻大的部分。

根据本发明，通过在分割铁心中形成空隙部(间隙)，能够抑制来自设置在转子侧的永久磁铁的磁通量降低的情况，从而使绕组的阻抗减小。另外，根据本发明，在分割铁心中，能够通过使用由两种分割电磁钢板构成的一张以上的分割型电磁钢板简单地构成空隙部(间隙)。并且，在本发明的发电机用铁心中，通过空隙部(间隙)的存在，能够降低铁心的重量，从而能够实现发电机的轻量化。

为了以不会使分割铁心的磁极部的磁阻成为不均等的方式在分割铁心内构成空隙部，优选在分割铁心中，以使分割型电磁钢板每隔n张(n为1以上的整数)存在的方式层叠分割型电磁钢板和非分割型电磁钢板来构成分割铁心。例如，在以使分割型电磁钢板每隔一张存在的方式层叠分割型电磁钢板和非分割型电磁钢板的情况下，在构成一张分割型电磁钢板的两种分割电磁钢板与夹着该分割型电磁钢板而层叠的两张非分割型电磁钢板之间形成间隙。在以一个分割铁心为对象的情况下，这样的间隙通过沿层叠方向排列多个而形成，因此能够以不会使分割铁心的磁极部的磁阻成为不均等的方式构成空隙部。

另外，构成分割型电磁钢板的两种分割电磁钢板的形状只要能够如上述那样以不会使多个分割铁心的磁极部的磁阻成为不均等的方式构成空隙部，则可以形成为任意形状。