[发明专利]旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及无铁芯马达、无铁芯发电机等的旋转电机，具体而言，是与使用霍尔贝克排列环状配置的永久磁铁的旋转电机相关。

背景技术

一般的马达、发电机，是使用永久磁铁N极与S极交错排列，而这样的排列会使磁铁排列的表侧与里侧，两侧皆产生磁场，无法有效利用磁场。因此，为了提升马达、发电机的磁场，提出了使用称为“霍尔贝克排列”的磁铁排列构造。

由于霍尔贝克排列(Halbach)是以永久磁铁90度逐次旋转排列而成，磁场在磁铁排列的一侧减弱，另一侧磁场增强，因此可以使永久磁铁排列的单边磁场较强。因此，如图10所示为日本特开2009─201343号专利，提出了在分别以霍尔贝克排列的两列永久磁铁(双层霍尔贝克排列)之中配置电枢绕阻的永久磁铁旋转电机。

一般使用双层霍尔贝克排列永久磁铁的旋转电机，即无铁芯马达、无铁芯发电机，为了使励磁系统构成环状，如图10所示一般使用梯形断面的永久磁铁。然而，梯形断面的永久磁铁相较于长方形断面价位较高，而产生制作旋转电机需要大量成本的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种计划减少制造成本且能够简单的制造具备霍尔贝克排列励磁系统的旋转电机。

为解决上述问题，本发明提供一种旋转电机，包含一转子与一定子，该转子安装于一旋转轴上，该转子包含构成双层霍尔贝克排列的两永久磁铁排列，该定子包含一线圈排列，两该永久磁铁排列及该线圈排列8分别排列为环状，各该永久磁铁排列包含多个间隔排列的永久磁铁，各该永久磁铁垂直于该旋转轴的断面形状为长方形。

本发明透过垂直于旋转轴的断面为长方型的永久磁铁，以霍尔贝克排列成环状的励磁系统构成旋转电机。由于将长方形断面的永久磁铁环状排列，在两相邻磁铁之间，必然产生楔型的间隙，所以需要在间隙中插入部材。而这个部材的够成材料虽然没有特别限定，但建议使用非磁性材料，非磁性、非导电性材料更好。

本发明的旋转电机，使用了霍尔贝克排列励磁系统的构成部材、长方形断面的永久磁铁。长方形断面的永久磁铁，可以大量生产、廉价的供应，与使用梯形断面的情况相比，可以大幅降低成本。因此，本发明与使用梯形断面永久磁铁的一般品相比，可以低成本的制造旋转电机。又因为永久磁铁可以低成本购入，而可以低价格提供少量多种类的旋转电机。并且因为使用了长方形断面的永久磁铁，磁铁的断面积减少，磁铁用量减少，而达到省资源化的效果。

由于本发明是以垂直旋转轴的断面为长方形的永久磁铁，霍尔贝克排列环状构成，相邻磁铁间产生楔形间隙，并在间隙中置入间隙部材。由于如同上述在间隙中置入间隙部材，使得永久磁铁的位置更容易决定，进而提生励磁系统的制作性。又因位在相邻磁铁间的间隙置入间隙部材，可以防止永久磁铁的摇晃，而提升励磁系统的强度，因此将梯形断面的永久磁铁替换成长方形断面，旋转电机的强度与制作性都不会受到损害。

另外，永久磁铁作为励磁系统使用的情况，通常永久磁铁与高磁性材料接触的形式被使用，因此在以长方形断面的永久磁铁构成环状励磁系统的情况，在磁铁间的间隙中置入高磁性材料，容易使主磁力线的磁阻抗下降，而在双层霍尔贝克排列励磁系统，置入比导磁率接近1的材料，间隙中的磁力线将不会减少。

附图说明

图1表示本发明的旋转电机的径方向概略断面图(垂直旋转电机旋转轴方向的断面图)。

图2表示单层励磁系统旋转电机的轴方向断面图，沿(图1)V-V线方向的概略断面图。

图3表示多层励磁系统旋转电机的轴方向断面图。

图4表示实施例1的测定结果图，且是显示间隙部材为空气，且永久磁铁为长方形断面于第一层中央圆周方向的磁力线密度。

图5表示实施例1的测定结果图，且是显示间隙部材为空气，且永久磁铁为长方形断面于第三层中央圆周方向的磁力线密度。

图6表示实施例2的测定结果图，且是显示间隙部材为铁，且永久磁铁为长方形断面于第一层中央圆周方向的磁力线密度。

图7表示实施例2的测定结果图，且是显示间隙部材为铁，且永久磁铁为长方形断面于第三层中央圆周方向的磁力线密度。

图8表示比较例的测定结果图，且是显示永久磁铁为梯形断面于第一层中央圆周方向的磁力线密度。

图9表示比较例的测定结果图，且是显示梯形断面的永久磁铁，第三层中央圆周方向的磁力线密度。

图10表示一般旋转电机的径方向断面图(垂直旋转电机旋转轴方向的断面图)。

附图标记说明

旋转电机(永久磁铁旋转电机)1

转子3