旋轉(zhuǎn)電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有永久磁鐵型轉(zhuǎn)子(10)，該永久磁鐵型轉(zhuǎn)子(10)設(shè)為在轉(zhuǎn)子鐵心部的外周部設(shè)置沿著轉(zhuǎn)子的軸向的楔形槽(15)，使永久磁鐵(13)直接或者間接地嵌合固定于上述楔形槽(15)而形成轉(zhuǎn)子磁極，在上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在上述轉(zhuǎn)子磁極間形成了在上述轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的軸向上延伸的非磁性區(qū)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】旋轉(zhuǎn)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及具有永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]將風(fēng)力等的自然能(natural energy)作為動(dòng)力源的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(wind forcepower genrat1n system)是通過(guò)風(fēng)車(chē)翼(blade)(也叫做潤(rùn)輪(turbine)翼)將自然能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能，從發(fā)電機(jī)取出電力能。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第一形式是經(jīng)由增速齒輪(speedincreasing gear)將通過(guò)風(fēng)車(chē)翼而得到的旋轉(zhuǎn)能傳遞至發(fā)電機(jī)并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的形式。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第二形式是為了減少在發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中增速齒輪產(chǎn)生的噪音、損失，不經(jīng)由增速齒輪而直接將通過(guò)風(fēng)車(chē)翼所得到的旋轉(zhuǎn)能傳遞至發(fā)電機(jī)的形式。
[0003]在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速η、磁極數(shù)P以及電壓頻率f之間，以下的關(guān)系式⑴成立。設(shè)電壓頻率f為一定時(shí)，轉(zhuǎn)速η與磁極數(shù)P變成反比例的關(guān)系。
[0004]n = (120Xf)/p…式(I)
[0005]在沒(méi)有裝備增速齒輪的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，將電壓頻率f設(shè)定成商用頻率(50Hz或者60Hz)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，由于風(fēng)車(chē)翼即發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度低，所以需要將磁極數(shù)P多極化。該結(jié)果是，沒(méi)有裝備增速齒輪的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的體積比裝備了增速齒輪并高速旋轉(zhuǎn)的相同發(fā)電容量的發(fā)電機(jī)更大型。
[0006]在大型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，以塔架(tower)來(lái)支撐風(fēng)車(chē)翼、發(fā)電機(jī)(generator)以及吊艙(nacelle)。因此，發(fā)電機(jī)的重量以及體積的大小對(duì)吊艙、塔架的制造.建設(shè)費(fèi)用產(chǎn)生影響。如果想要抑制吊艙、塔架的制造費(fèi).建設(shè)費(fèi)用，則需要將發(fā)電機(jī)小型化.輕量化。
[0007]圖10是表示大型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的概略構(gòu)成的一例的立體圖。該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具備基座1、塔架2、吊艙3以及風(fēng)車(chē)翼4作為主要的構(gòu)成要素。塔架2垂直地設(shè)置于基座I之上。吊艙3設(shè)置于塔架2的頂部。相對(duì)吊艙3水平地設(shè)置風(fēng)車(chē)翼4。風(fēng)車(chē)翼4具備水平的翼軸(也叫做葉片軸)4A，以及多個(gè)風(fēng)車(chē)翼主體4B。多個(gè)風(fēng)車(chē)翼主體4B以等間隔安裝于翼軸4A的外周部。
[0008]圖11是表示圖10的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的吊艙3的內(nèi)部構(gòu)成的一例的圖。該吊艙3收納發(fā)電機(jī)6、電力調(diào)整部7等。發(fā)電機(jī)6經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸5連結(jié)于風(fēng)車(chē)翼4的翼軸4A。電力調(diào)整部7調(diào)整發(fā)電機(jī)6發(fā)電的電壓、頻率。
[0009]在如上述構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)車(chē)翼4通過(guò)風(fēng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)，該旋轉(zhuǎn)力從翼軸4A向設(shè)置于吊艙3內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸5傳遞。通過(guò)該傳遞，由發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電。在發(fā)電機(jī)6產(chǎn)生的電力，在通過(guò)電力調(diào)整部7調(diào)整了電壓以及頻率后，利用電纜(cable)8從塔架2的內(nèi)側(cè)通過(guò)而導(dǎo)至下方，從基座I附近朝向塔架2的外側(cè)引導(dǎo)，與未圖示的電力系統(tǒng)(包括電源、負(fù)荷)互相連接。
[0010]另外，在圖11的例中，電力調(diào)整部7配置于吊艙3內(nèi)。但是根據(jù)吊艙3或者塔架2的構(gòu)造上的理由，電力調(diào)整部7也可以配置于地上。
[0011]圖12A，圖12B以及圖12C是將以往的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0012]圖12、圖12B以及圖12C示出的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子共同的是，在環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部，在周向上配置多個(gè)永久磁鐵13而構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵心部12固定于輪輻11。永久磁鐵13的斷面形成為梯形形狀。
[0013]隨后，對(duì)圖12A、圖12B以及圖12C的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
[0014]圖12A示出的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10是，通過(guò)與轉(zhuǎn)子鐵心部12的平坦的外周部相對(duì)，以在周向上規(guī)定間隔且與軸向平行的方式用環(huán)氧樹(shù)脂Gpoxy resin)等的粘著劑14來(lái)固定永久磁鐵13，從而構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極。另外，將永久磁鐵13的高度設(shè)為(Hl)，將轉(zhuǎn)子鐵心部12的從旋轉(zhuǎn)中心開(kāi)始到外周部表面為止的直徑設(shè)為(Dl)。
[0015]一般，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的壽命設(shè)為20?30年。永久磁鐵13受到通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或短路事故時(shí)的電磁振動(dòng)、電磁力的影響。因此，由于粘著劑14的經(jīng)年變化而粘著力下降，因此，有永久磁鐵13從轉(zhuǎn)子鐵心部12脫落的可能性，存在長(zhǎng)期可靠性低劣的問(wèn)題。
[0016]另外，圖12B示出的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10是，與圖12A的情況相比永久磁鐵13的固定方法不同。具體地講，代替用粘著劑14將永久磁鐵13粘帖固定于轉(zhuǎn)子鐵心部12，在轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部形成與作為永久磁鐵13的底部側(cè)的一部分的下半部(例如，從下底部分開(kāi)始到約一半的高度(H2)為止的部分)的形狀相符的楔形槽(slot) 15。楔形槽15是以開(kāi)口部的寬度比底部的寬度狹小的方式將整體形成為錐形(taper)形狀的槽。通過(guò)將梯形形狀的永久磁鐵13與該楔形槽15直接嵌合,從而構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極(rotator magneticpoles)。
[0017]另外，在這種情況下，楔形槽15的高度(H2)設(shè)為永久磁鐵13的高度(Hl)的一半以下。永久磁鐵13中的從該永久磁鐵13的高度(Hl)減去楔形槽15的高度(H2)的部分(H1- H2)從轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部表面突出。另外，轉(zhuǎn)子鐵心部12的從旋轉(zhuǎn)中心部開(kāi)始到外周部表面為止的直徑(Dl)是與圖12A示出的直徑相同的。
[0018]這樣構(gòu)成的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10具有:發(fā)生由電磁振動(dòng)、電磁力的影響引起的永久磁鐵13的脫落的可能性比圖12A示出的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10低的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]進(jìn)而，代替如圖12B所示那樣，使永久磁鐵13直接嵌合于在轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部形成的楔形槽15而固定，圖12C示出的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10是，預(yù)先將永久磁鐵13的下半部(Hl的約一半的高度H2)嵌合固定于磁鐵基底(base) 16的構(gòu)成。進(jìn)而,在該永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10中，將磁鐵基底16嵌合固定于楔形槽15而構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極。另外，磁鐵基底16例如通過(guò)SS400等的壓延鋼材將下底部分以及兩側(cè)部形成為厚度(t)。
[0020]另外，在這種情況下，楔形槽15按磁鐵基底16的厚度量(t)在深度方向、寬度方向上較大地形成，以使永久磁鐵13中的從轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部突出的高度(H3)變成與圖12B的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10相同尺寸。
[0021]采用了該磁鐵基底16的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10具有圖12B的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10具有的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，若用該永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10，則在轉(zhuǎn)子的組裝時(shí)能夠分成將永久磁鐵13嵌合固定于磁鐵基底16的操作，以及將磁鐵基底16嵌合固定于楔形槽15的操作。因此，該永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10具有組裝時(shí)的操作性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]在上述的圖12B或者圖12C示出的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10的情況下，與圖12A那樣，用粘著劑14將永久磁鐵13粘貼于轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部的情況相比，永久磁鐵13的防脫落效果提高。其反面是，永久磁鐵13的下半部被埋入于轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部設(shè)置的楔形槽15,永久磁鐵13的磁通的一部分成為漏磁通,所以具有與定子的電樞線圈(armaturecoil)交鏈的主磁通下降的缺點(diǎn)。
[0023]為了彌補(bǔ)該主磁通的下降，增加在轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部安裝的永久磁鐵的數(shù)量時(shí)，產(chǎn)生發(fā)電機(jī)的體積(Di2XL, D1:定子鐵心內(nèi)徑，L:定子軸長(zhǎng))變大的缺點(diǎn)。另外，具有永久磁鐵13間的位于漏磁通流動(dòng)的路線上的轉(zhuǎn)子鐵心部12的鐵損增加的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使漏磁通減少，使與電樞線圈交鏈的主磁通量增加，發(fā)電機(jī)體積以及重量減少，能夠減少轉(zhuǎn)子磁極間的鐵損。
[0025]根據(jù)實(shí)施方式，旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有這樣的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子:該永久磁鐵型轉(zhuǎn)子設(shè)為在轉(zhuǎn)子鐵心部的外周部設(shè)有沿著轉(zhuǎn)子的軸向的楔形槽，使永久磁鐵直接或者間接地嵌合固定于上述楔形槽而形成轉(zhuǎn)子磁極，在上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在上述轉(zhuǎn)子磁極間形成了在上述轉(zhuǎn)子鐵心部的軸向上延伸的非磁性區(qū)域。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是將第I實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0027]圖2是將第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0028]圖3是將第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0029]圖4是將第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0030]圖5是將第5實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0031]圖6是將第6實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0032]圖7是表示第6實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的俯視圖。
[0033]圖8是將第7實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0034]圖9是表示第7實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的俯視圖。
[0035]圖10是表示風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的概略構(gòu)成的一例的立體圖。
[0036]圖11是表示圖10的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的吊艙的內(nèi)部構(gòu)成的一例的概念圖。
[0037]圖12A是將以往的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表示的軸向剖視圖。
[0038]圖12B是將以往的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表示的軸向剖視圖。
[0039]圖12C是將以往的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表示的軸向剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)各圖中共同的部分標(biāo)記相同符號(hào)或?qū)ο嗤?hào)標(biāo)記給予上下標(biāo)，適當(dāng)省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0041](第一實(shí)施方式)
[0042]首先，對(duì)第I實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0043]圖1是將第I實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分在水平方向展開(kāi)并表不的軸向剖視圖。
[0044]本實(shí)施方式中的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1A是以在圖12B中說(shuō)明過(guò)的構(gòu)造的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10為基礎(chǔ)，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。
[0045]即，本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1A的構(gòu)成的一部分是與圖12B的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10共同的。對(duì)該共同的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。第1，輪輻11是相對(duì)未圖示的旋轉(zhuǎn)軸而放射狀地安裝的構(gòu)成。第2，將以上底成為外側(cè)的方式配置的梯形形狀的永久磁鐵13直接嵌合固定于環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵心部12以及楔形槽15中而構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極。第3，環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵心部12固定于輪輻11，并且以壓延鋼材等的磁性材料形成。第4，楔形槽15在該環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部沿著轉(zhuǎn)子的軸向而形成。
[0046]但是，本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1A是，在通過(guò)永久磁鐵13而形成于轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部的轉(zhuǎn)子磁極間，與上述的楔形槽15呈平行狀態(tài)地形成非磁性區(qū)域，增大該部分的磁阻。因此，永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1A與圖12B的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10在構(gòu)成上以及功能上均不同。在此，所謂非磁性區(qū)域是，充滿(mǎn)了空氣的切口(slit)、空間部，進(jìn)而以銅、鋁(aluminum)、不銹鋼(stainless steel)等的非磁性材料料所形成的區(qū)域的總稱(chēng)。另外，圖1示出的Dl是轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑尺寸。
[0047]在本實(shí)施方式中，通過(guò)軸向地穿設(shè)于由永久磁鐵13構(gòu)成的轉(zhuǎn)子磁極間的切口 17來(lái)形成非磁性區(qū)域。切口 17內(nèi)的導(dǎo)磁率與空氣相同。因此，切口 17內(nèi)的導(dǎo)磁率與轉(zhuǎn)子鐵心部12的導(dǎo)磁率相比極小。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)子磁極間的磁阻與轉(zhuǎn)子鐵心部12相比大得多。因此，能夠減少永久磁鐵13間，即轉(zhuǎn)子磁極間的漏磁通。相應(yīng)地，能夠使與在未圖示的定子側(cè)配置的電樞線圈交鏈的主磁通量增加。另外，切口 17的深度越深，使漏磁通減少的效果越大。但是，其反面是，轉(zhuǎn)子鐵心部12的機(jī)械強(qiáng)度下降。因此，切口 17的深度與永久磁鐵13的埋入高度(H2)相同程度為宜。
[0048]綜上所述，本實(shí)施方式中，在位于轉(zhuǎn)子鐵心部12的轉(zhuǎn)子磁極間的部位，穿設(shè)在軸向上延伸的切口 17而形成了非磁性區(qū)域。因此，與以往機(jī)種相比能夠提高轉(zhuǎn)子磁極間的磁阻。
[0049]該結(jié)果是，能夠使轉(zhuǎn)子磁極間的漏磁通量減少，使與定子側(cè)的電樞線圈交鏈的主磁通量增加。另外，通過(guò)該主磁通量的增加，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極的小型化，所以能夠達(dá)到發(fā)電機(jī)體積以及重量減少的目的。
[0050]進(jìn)而，與以往構(gòu)造相比，能夠使由于電樞線圈制造的磁通、電樞鐵心構(gòu)造的影響而產(chǎn)生的在轉(zhuǎn)子磁極間的鐵損減少。
[0051](第2實(shí)施方式)
[0052]圖2是將第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子在水平方向展開(kāi)并表示的軸向剖視圖。
[0053]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B是以在圖12C中說(shuō)明過(guò)的構(gòu)造的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10為基礎(chǔ)，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。
[0054]S卩，本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B中構(gòu)成為:為了改善轉(zhuǎn)子的組裝工序中的操作性的、在將永久磁鐵13插入轉(zhuǎn)子鐵心部12的前階段，將梯形形狀的永久磁鐵13的下半部嵌合固定于磁鐵基底16,之后,將該磁鐵基底16嵌合于楔形槽15這點(diǎn)是相同的。另夕卜，尺寸(H1、H2、H3、D1)等與第I實(shí)施方式相同。
[0055]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B中的、與上述的圖12C的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子10構(gòu)成上以及功能上均不同之處是，在位于由永久磁鐵13以及磁鐵基底16構(gòu)成的轉(zhuǎn)子磁極間的轉(zhuǎn)子鐵心部12形成切口 17，增大該部分的磁阻。
[0056]本實(shí)施方式的情況也與第I實(shí)施方式相同地，能夠通過(guò)在磁鐵基底16間的轉(zhuǎn)子鐵心部12設(shè)置切口 17，使相鄰的轉(zhuǎn)子磁極間的漏磁通減少。另外，能夠通過(guò)轉(zhuǎn)子磁極的小型化，達(dá)到發(fā)電機(jī)體積以及重量減少的目的。進(jìn)而，與以往機(jī)種相比，能夠使在轉(zhuǎn)子磁極間的鐵損減少。
[0057]另外,在本實(shí)施方式中設(shè)為將永久磁鐵13嵌合固定于磁鐵基底16后,將磁鐵基底16嵌合于轉(zhuǎn)子鐵心部12。因此，與第I實(shí)施方式相比，具有永久磁鐵13的安裝以及拆除容易，能夠使旋轉(zhuǎn)電機(jī)的組裝工序中的操作性提高。
[0058](第3實(shí)施方式)
[0059]圖3是將第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子在水平方向展開(kāi)并表示的軸向剖視圖。
[0060]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1C中的，與第2實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B不同之處是，使設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵心部12的楔形槽15的深度淺至磁鐵基底16的厚度量(t)為止，通過(guò)提高轉(zhuǎn)子磁極從轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部突出的高度，利用磁鐵基底16間以及轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部所包圍的空間部18來(lái)形成非磁性區(qū)域，與以往機(jī)種相比，增大該非磁性區(qū)域的磁阻。
[0061]在本實(shí)施方式中，將嵌合固定轉(zhuǎn)子磁極的楔形槽(wedge shape slot) 15的深度設(shè)為磁鐵基底16的厚度量(t)。由此，轉(zhuǎn)子磁極的埋入轉(zhuǎn)子鐵心部12內(nèi)的量減少。該結(jié)果是，能夠使轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑尺寸(Dl')比第2實(shí)施方式的外徑尺寸(Dl)縮小。
[0062]此外，在第2實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B的情況下，轉(zhuǎn)子磁極的(H2+t)的部分埋入轉(zhuǎn)子鐵心部12。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1C的情況下，僅磁鐵基底16的厚度量(t)的部分埋入轉(zhuǎn)子鐵心部12。也就是說(shuō)，在本實(shí)施方式中，與第2實(shí)施方式的外徑尺寸(Dl)相比，轉(zhuǎn)子磁極間的外徑尺寸(Dl')變小永久磁鐵13被磁鐵基底16覆蓋的高度(H2)的量。另外，形成相鄰的磁鐵基底16相互間與轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部所包圍的非磁性區(qū)域的空間部18。
[0063]另外，轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑尺寸(Dl')與從旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)開(kāi)始到永久磁鐵13的下底部為止的直徑(D2)是相同尺寸(Dl' = D2)。另外，磁鐵基底16的最外徑尺寸(D3)比永久磁鐵13的下底部的位置(D2)大(D2 < D3)。
[0064]綜上所述，本實(shí)施方式在轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑部與相鄰的磁鐵基底16相互間形成了空間部18。因此，能夠使轉(zhuǎn)子磁極間的磁阻增加。該結(jié)果是，除了起到與第I實(shí)施方式、第2實(shí)施方式相同的作用效果之外，與第I實(shí)施方式以及第2實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子磁極間的外徑尺寸(Dl)相比，能夠縮小轉(zhuǎn)子磁極間的外徑尺寸(Dl')。相應(yīng)地，能夠使發(fā)電機(jī)的體積以及重量進(jìn)一步減少。
[0065]進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，在由磁鐵基底16相互間以及轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部所包圍的部分設(shè)置了空間部18。由此，與第I實(shí)施方式、第2實(shí)施方式相比，能夠擴(kuò)大通風(fēng)面積。因此，相應(yīng)地，能夠提高冷卻性能，能夠抑制永久磁鐵型轉(zhuǎn)子以及電樞的溫度上升的同時(shí)使通風(fēng)損失減少。
[0066](第4實(shí)施方式)
[0067]圖4是將第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子在水平方向展開(kāi)并表示的軸向剖視圖。
[0068]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1D與第3實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1C不同之處是，代替從磁鐵基底16的底部開(kāi)始到寬度方向的兩側(cè)部為止的部分嵌合固定于楔形槽15，一體地形成楔形榫(tove tail) 19，設(shè)置有用于將楔形榫19嵌合固定于轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑部的狹小的楔形槽20。在磁鐵基底16的內(nèi)徑部，楔形榫19比磁鐵基底的底部的寬度小，并且，該楔形榫19從磁鐵基底16的底面朝向轉(zhuǎn)子鐵心部12側(cè)突出。另外，狹小的楔形槽20在轉(zhuǎn)子鐵心部12的周方向以等間隔設(shè)置。
[0069]因此，在本實(shí)施方式中，利用設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部的狹小的楔形槽20來(lái)嵌合固定了設(shè)置于磁鐵基底16的底面的楔形榫19。由此，永久磁鐵13與磁鐵基底16整體均從轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部表面突出。該結(jié)果是，在本實(shí)施方式中，在由磁鐵基底16相互間以及旋轉(zhuǎn)鐵心部12的外周部所包圍的部分，形成有比第3實(shí)施方式的空間部18大的空間部18A。另外，在本實(shí)施方式的情況下，與第3實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑(DP )相比，轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑(Dl")縮小了磁鐵基底16的厚度(t) (Dl" = Dl' — t)。
[0070]綜上所述，本實(shí)施方式中，永久磁鐵13與到磁鐵基底16自身為止的部分均從轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部表面突出。由此，能夠在轉(zhuǎn)子磁極間形成較大的空間部18A，能夠進(jìn)一步地提高磁阻。另外，通過(guò)空間部18A變大的部分，能夠期待進(jìn)一步的冷卻效果。
[0071]另外，在本實(shí)施方式的情況下，與第3實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑(DP )相t匕，轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑(Dl")縮小了磁鐵基底16的厚度(t) (Dl" = Dl' — t)。因此，能夠更進(jìn)一步減少發(fā)電機(jī)體積以及重量。
[0072](第5實(shí)施方式)
[0073]圖5是將第5實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的放大圖在水平方向展開(kāi)的圖。
[0074]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1E與第3實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1C不同之處是，配置與空間部18對(duì)應(yīng)的倒梯形形狀的非磁性楔21，在轉(zhuǎn)子軸向以任意的間隔且在徑向以非磁性螺絲(nonmagnetic screw) 22將該非磁性楔21抒緊的構(gòu)成這點(diǎn)?？臻g部18由磁鐵基底16相互間以及轉(zhuǎn)子鐵心部12外周部所包圍而形成。在這種情況下，非磁性楔21以及非磁性螺絲22自身形成非磁性區(qū)域。
[0075]對(duì)于該非磁性楔21以及非磁性螺絲22的構(gòu)成材料，例如，能夠使用銅、鋁、不銹鋼等。另外，非磁性楔21的外側(cè)面選定為與磁鐵基底16的最外徑部(D3)相同直徑。進(jìn)而，轉(zhuǎn)子鐵心部12的外徑尺寸(Dl')與第3實(shí)施方式的外徑尺寸(Dl')相同。
[0076]綜上所述，本實(shí)施方式，除了起到與第3實(shí)施方式相同的作用效果之外，還以非磁性楔21按壓并以非磁性螺絲22固定磁鐵基底16的側(cè)面。因此，與第3實(shí)施方式相比，能夠提聞?dòng)谰么盆F13以及磁鐵基底16的機(jī)械性保持力。
[0077](第6實(shí)施方式)
[0078]圖6是將第6實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的放大圖在水平方向展開(kāi)的圖，圖7是表示永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的俯視圖。
[0079]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1F與第2實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B不同之處是，使構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極的永久磁鐵13相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸中心線LI偏斜地配置，即，使永久磁鐵13相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸中心線LI扭斜(skew)這點(diǎn)。其他的部分與第2實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1B相同。
[0080]偏斜(扭斜)地配置轉(zhuǎn)子磁極的第一方法是使I根的永久磁鐵13在轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部相對(duì)與旋轉(zhuǎn)中心線平行的線而傾斜適當(dāng)?shù)慕嵌鹊姆椒?。第二方法是將永久磁鐵在軸向上分割成多個(gè)，將該分割后的永久磁鐵在周向上邊一點(diǎn)點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)邊進(jìn)行配置，從而階段地偏斜地配置永久磁鐵的方法。
[0081]本實(shí)施方式是采用后者的階段地偏斜地配置永久磁鐵的方法，與圖2相同地在轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部以等間隔并且平行狀態(tài)地形成多個(gè)楔形槽15。但是，楔形槽15的寬度尺寸與第2實(shí)施方式的情況相比寬度更寬，以便能夠收納階段地偏斜地配置的永久磁鐵。
[0082]另一方面，如圖7所示，嵌合于該楔形槽15的磁鐵基底16，以及預(yù)先嵌合于磁鐵基底16的永久磁鐵13分別是，在軸向上分割成2部分的分割永久磁鐵13pl32以及分割磁鐵基底％、162。
[0083]在本實(shí)施方式中，以在周向上稍微錯(cuò)開(kāi)的狀態(tài)在軸向上連接分割永久磁鐵13工、132。因此，一方的分割磁鐵基底埤的圖示左側(cè)的厚度Wa比圖示右側(cè)的厚度Wb窄。另外，另一方的分割磁鐵基底162的圖示左側(cè)的厚度Wa比圖示右側(cè)的厚度Wb寬。
[0084]該結(jié)果是，將分割磁鐵基底16^16；^嵌合于楔形槽15時(shí),分割永久磁鐵O1US2變成階段地錯(cuò)開(kāi)的狀態(tài)，轉(zhuǎn)子磁極變成偏斜地配置(扭斜)的狀態(tài)。
[0085]另外，在本實(shí)施方式中，雖然在軸向上將永久磁鐵13以及磁鐵基底16分割成2部分，但理所當(dāng)然也可以分割成3部分以上。在階段地偏斜配置永久磁鐵的情況下，能夠隨著分割部分的數(shù)目的增加，使永久磁鐵13的偏斜從階段的偏斜變成平滑的偏斜。
[0086]綜上所述，本實(shí)施方式除了能得到與第2實(shí)施方式相同的作用效果之外，還將轉(zhuǎn)子磁極在軸向上偏斜地配置(扭斜)。由此，能夠減少由電樞電流相位、電樞槽形狀引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(torque ripple)。
[0087](第7實(shí)施方式)
[0088]圖8是將第7實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的放大圖在水平方向展開(kāi)的圖。圖9是表示永久磁鐵型轉(zhuǎn)子的一部分的俯視圖。
[0089]本實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1G與第4實(shí)施方式的永久磁鐵型轉(zhuǎn)子1D不同之處是，將永久磁鐵13以及磁鐵基底16分別在軸向上分割成多個(gè)，并且使分割后的各磁鐵基底16的楔形榫位置在周向上錯(cuò)開(kāi)，從而階段地偏斜(扭斜)地配置了永久磁鐵13。在這種情況下，永久磁鐵13的寬度方向的中心線13C，與磁鐵基底16的寬度方向的中心線一致，左右的厚度⑴是相同的值。
[0090]在本實(shí)施方式的情況下，狹小的楔形槽20的位置是在周向上均勻地設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵心部12的外周部的位置。但是，如圖8以及圖9所示，在軸向上分割成兩部分的一方與另一方中，設(shè)置于磁鐵基底16的內(nèi)徑面的楔形榫19的位置，從磁鐵基底16的中心部，即從永久磁鐵13的寬度方向的中心線13C錯(cuò)開(kāi)。例如，如圖9所示，對(duì)于一方的磁鐵基底161;楔形榫中心線19C從永久磁鐵中心線13C向圖示左側(cè)錯(cuò)開(kāi)了間隔Wc。另外，對(duì)于另一方的磁鐵基底162，楔形榫中心線19C從永久磁鐵中心線13C向圖示右側(cè)錯(cuò)開(kāi)了間隔Wc。
[0091]該結(jié)果是，在嵌合于磁鐵基底W1的永久磁鐵O1的中心位置與嵌合于磁鐵基底162的永久磁鐵132的中心位置產(chǎn)生錯(cuò)位。能夠相應(yīng)地階段性偏斜地配置轉(zhuǎn)子磁極。
[0092]綜上所述，本實(shí)施方式除了起到第4實(shí)施方式所起的作用效果，通過(guò)偏斜地配置轉(zhuǎn)子磁極，還能夠減少由電樞電流相位、電樞槽形狀等引起的的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0093]根據(jù)本發(fā)明，在形成于轉(zhuǎn)子鐵心部的外周部的轉(zhuǎn)子磁極間，形成了在軸向上延伸的非磁性區(qū)域，所以能夠提高轉(zhuǎn)子磁極間的磁阻，能夠減少漏磁通而使與電樞線圈交鏈的主磁通量增加。
[0094]以上對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式是作為例子而提出的，并沒(méi)有意圖限定發(fā)明的范圍。這些實(shí)施方式可以以其他各種方式進(jìn)行實(shí)施，在不超出發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種省略、調(diào)換以及變更。這些實(shí)施方式及其變形包括在發(fā)明的范圍和主旨內(nèi)，同樣，也包括在權(quán)利要求所記載的發(fā)明和與其等同的范圍內(nèi)。
[0095]符號(hào)說(shuō)明
[0096]I…基座，2…塔架，3…吊艙，4…風(fēng)車(chē)翼，4A…翼軸(葉片(blade)軸)，4B…風(fēng)車(chē)翼主體,5...旋轉(zhuǎn)軸,6...發(fā)電機(jī),7...電力調(diào)整部，8...電纜，1A?10G...永久磁鐵型轉(zhuǎn)子，11…輪福(spoke), 12…轉(zhuǎn)子鐵心部，13…永久磁鐵,14…粘著劑，15…楔形槽,16…磁鐵基底，17…切口，18…空間部，19…楔形榫,20…狹小的楔形槽,21...非磁性楔,22…非磁性螺絲。
【權(quán)利要求】
1.一種具有永久磁鐵型轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該永久磁鐵型轉(zhuǎn)子(10)在轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的外周部沿著轉(zhuǎn)子的軸向設(shè)置有楔形槽(15)，將永久磁鐵(13)嵌合固定于上述楔形槽(15)而形成多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極， 該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于， 在上述多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極之間，形成有在上述轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的軸向上延伸的非磁性區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述永久磁鐵(13)經(jīng)由以磁性材料構(gòu)成的磁鐵基底(16)而被嵌合固定于上述楔形槽(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述楔形槽(15)被形成為將上述永久磁鐵(13)的下方的一部分嵌合固定的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述楔形槽(15)被形成為將上述磁鐵基底(16)的下方的一部分嵌合固定的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī),其特征在于， 上述楔形槽(15)是被形成為嵌合固定楔形榫(19)的寬度的狹小的楔形槽(20)，該楔形榫(19)比上述磁鐵基底(16)的底部的寬度狹，并且，該楔形榫(19)從上述磁鐵基底(16)的底面朝向上述轉(zhuǎn)子鐵心部一側(cè)突出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 通過(guò)在上述轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的外周部形成的切口(17)而形成了上述非磁性區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求2記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 利用由上述磁鐵基底(16)相互間、以及上述轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的外周部所包圍的空間部，形成了上述非磁性區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求6記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī),其特征在于， 將設(shè)置于上述轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的上述切口(17)的深度設(shè)為與上述永久磁鐵(13)的內(nèi)徑位置幾乎相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求7記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 在位于上述多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子鐵心部(12)配置有非磁性楔(21)，在軸向上以任意的間隔并且在轉(zhuǎn)子徑向上以非磁性材料的螺絲(22)擰緊上述非磁性楔(21)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2、4、5、7、9中任一項(xiàng)記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 在上述磁鐵基底(16)內(nèi)，上述永久磁鐵(13)的轉(zhuǎn)子軸向的兩端部在周向上錯(cuò)開(kāi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī),其特征在于， 使上述楔形榫(19)的中心線的位置，與在上述轉(zhuǎn)子鐵心部(12)的外周部形成的狹小楔形槽(20)的中心線的位置相對(duì)地錯(cuò)開(kāi)，從而使嵌合固定于上述磁鐵基底(16)的上述永久磁鐵(13)在旋轉(zhuǎn)軸的周向上扭斜。
【文檔編號(hào)】H02K21/14GK104348278SQ201410359463
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】上田隆司, 新政憲, 廣瀨孝明, 中山真哉, 中村英之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝