專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機及采用該旋轉(zhuǎn)電機的發(fā)電機和電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一個定子和一對配置在定子兩側(cè)位置的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機及采用了該旋轉(zhuǎn)電機的發(fā)電機和電動機。
申請人以前曾提出結(jié)構(gòu)如

圖12和圖13所示的發(fā)電機(日本公開專利公報 特開平7-123662號)。
該發(fā)電機由按一定間隔整體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸90上的一對轉(zhuǎn)子92N、92S及環(huán)繞該轉(zhuǎn)子92N、92S的外周配置的定子91構(gòu)成。
其中一個轉(zhuǎn)子92N在外周部的對角位置上形成朝外的N極性磁極93a、93b，而另一個轉(zhuǎn)子92S在外周部的對角位置上沿徑向形成朝外的S極性磁極94a、94b。
上述定子91的結(jié)構(gòu)是在兩個轉(zhuǎn)子92N、92S的外周按圓環(huán)形配置4個鐵心95a～95d并在各鐵心95a～95d的長度中央部分別設(shè)置4個線圈96a～96d。各線圈96a～96d的纏繞方向如此設(shè)置，如果一個對角位置的線圈96a、96c為順時針方向，則另一對角位置的線圈96b、96d為反時針方向。
當對該發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸90施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力從而使轉(zhuǎn)子92N、92S轉(zhuǎn)動時，例如，如圖14所示，在一個對角位置的線圈96a、96c內(nèi)產(chǎn)生鋸齒形的感應(yīng)電動勢V1，而在另一對角位置的線圈96b、96d內(nèi)則產(chǎn)生相位不同的同樣的感應(yīng)電動勢V2。通過將各線圈96a～96d的感應(yīng)電動勢V1、V2合成，可取出矩形形狀的輸出功率V，而通過對該輸出功率V進行波形整形，可以得到直流的輸出功率。
但是，在上述發(fā)電機中，由于各轉(zhuǎn)子92N、92S與定子91在旋轉(zhuǎn)軸90的徑向上處于相對位置，所以定子91的各鐵心95a～95d及各轉(zhuǎn)子92N、92S的各磁極93a、93b、94a、94b均為曲面形狀，因而存在著不僅制作困難、而且各磁極93a、93b、94a、94b的磁通分布不均勻、使上述輸出功率V發(fā)生畸變等問題。
另外，為了將各磁極93a、93b、94a、94b的磁通設(shè)定得較大，必須使用軸向尺寸長的永久磁鐵，所以還存在著使發(fā)電機大型化、磁路全長增加致使鐵損增大、漏磁通也增大因而導致效率降低的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題而開發(fā)的，其目的是提供一種在結(jié)構(gòu)上將一對轉(zhuǎn)子配置在將定子夾在中間的兩側(cè)位置從而能將制作上和特性上的問題完全解決的小型旋轉(zhuǎn)電機及采用該旋轉(zhuǎn)電機的發(fā)電機和電動機。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種由旋轉(zhuǎn)軸、環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸的外周配置的定子、及整體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上位于將上述定子夾在中間的兩側(cè)位置的一對轉(zhuǎn)子構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)電機。其中一個轉(zhuǎn)子備有多個N極性磁極，另一個轉(zhuǎn)子備有數(shù)量相同的S極性磁極，各轉(zhuǎn)子的各磁極，分別按等角度位置配置，使其將定子夾在中間并沿軸向彼此相對。
上述定子備有數(shù)量相當于一個轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)的2倍的鐵心、在每個鐵心兩端形成的磁極部、及纏繞在各鐵心上的線圈，位于兩端的各磁極部按等角度位置配置，使其隔著空氣隙與各轉(zhuǎn)子的各磁極相對。
按照上述結(jié)構(gòu)，由于將一對轉(zhuǎn)子配置在兩側(cè)位置而將定子夾在中間，同時使各轉(zhuǎn)子的各磁極與定子鐵心的各磁極部沿軸向相對，所以各轉(zhuǎn)子的磁極可以形成平坦面，并能很容易地使磁通均勻化。此外，由于定子在軸向上縮短，所以使磁路全長減小，因而鐵損減少，漏磁通也減少。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種采用上述旋轉(zhuǎn)電機的發(fā)電機，通過對上述旋轉(zhuǎn)軸施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，在上述定子的各線圈內(nèi)產(chǎn)生鋸齒形的感應(yīng)電動勢，且將各線圈的感應(yīng)電動勢合成，從而可以將輸出功率取至外部。
在上述結(jié)構(gòu)的發(fā)電機中，當從外部施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力時，在定子的各線圈內(nèi)產(chǎn)生鋸齒形的感應(yīng)電動勢，但由于能使轉(zhuǎn)子各磁極的磁通均勻化，所以各線圈的感應(yīng)電動勢不會發(fā)生畸變，因而能獲得穩(wěn)定的輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明還提供一種采用上述旋轉(zhuǎn)電機的電動機，通過以正反交替的方式使上述定子的各線圈通電，在各鐵心兩端的磁極部與各轉(zhuǎn)子的各磁極之間同時產(chǎn)生排斥力和吸引力，從而驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸使其旋轉(zhuǎn)。
在上述結(jié)構(gòu)的電動機中，當以正反交替的方式使各線圈通電時，在各鐵心兩端的磁極部與各轉(zhuǎn)子的各磁極之間同時產(chǎn)生排斥力和吸引力，并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸使其旋轉(zhuǎn)。
在這種情況下，由于使轉(zhuǎn)子各磁極的磁通均勻化，所以能使轉(zhuǎn)子平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。
另外，在上述結(jié)構(gòu)的電動機中，將上述定子鐵芯的各磁極部的兩端部形成不同形狀，以便使由各鐵心兩端的磁極部生成的磁通分布相對于中心線為非對稱狀態(tài)。因此，可以使由各磁極部生成的磁通分布相對于中心線變?yōu)榉菍ΨQ的，并能在起動時實現(xiàn)自起動。
圖1是表示作為本發(fā)明一實施例的發(fā)電機外觀的正視圖。
圖2是表示圖1所示發(fā)電機外觀的側(cè)視圖。
圖3是沿圖2的Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖。
圖4是表示轉(zhuǎn)子外觀的側(cè)視圖。
圖5是表示鐵心的繞線部外觀的斜視圖。
圖6是表示定子的磁極部配置的說明圖。
圖7是表示線圈的連接方法的說明圖。
圖8是表示發(fā)電機原理的說明圖。
圖9是表示電動機原理的說明圖。
圖10是表示驅(qū)動控制電路的結(jié)構(gòu)的電氣接線圖。
圖11是表示電動機動作的時間圖。
圖12是表示現(xiàn)有的發(fā)電機結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13是沿圖12的Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。
圖14是表示線圈的感應(yīng)電動勢的說明圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)的圖1～圖3是表示作為本發(fā)明一實施例的發(fā)電機結(jié)構(gòu)的圖，分別在圖1和圖2中示出發(fā)電機的外觀、在圖3中示出發(fā)電機的結(jié)構(gòu)。
圖示例的發(fā)電機，由旋轉(zhuǎn)軸1、環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸1的外周配置的定子2、及整體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸1上位于將上述定子2夾在中間的兩側(cè)位置的一對轉(zhuǎn)子3N、3S構(gòu)成。
上述定子2，通過一對軸承4、4支承著旋轉(zhuǎn)軸1。在旋轉(zhuǎn)軸1上，在定子2的內(nèi)側(cè)及定子2與各轉(zhuǎn)子3N、3S之間分別嵌有用于設(shè)定軸承4、4的間隔的襯套5及用于設(shè)定空氣隙的襯套6、7。
此外，如圖3所示，定子2及各轉(zhuǎn)子3N、3S被安放在筒形殼體8內(nèi)。在該筒形殼體8的兩端開口上分別蓋有端板9a、9b，旋轉(zhuǎn)軸1的兩個端部穿過各端板9a、9b伸向外側(cè)。
第1轉(zhuǎn)子3N，如圖4所示，通過將2個永久磁鐵11a、11b裝設(shè)在由磁性金屬材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子構(gòu)件10上構(gòu)成。
上述轉(zhuǎn)子構(gòu)件10,在中心位置開有一個用于嵌入上述旋轉(zhuǎn)軸1的軸孔12，并在外周部的對角位置上形成用于裝設(shè)上述永久磁鐵11a、11b的扇形安裝部13、13。
各永久磁鐵11a、11b，按照安裝部13的外形形成大致90°角的扇形，并在與轉(zhuǎn)子構(gòu)件10的相對側(cè)的平坦面上都構(gòu)成N極性磁極N1、N2。
第2轉(zhuǎn)子3S,與第1轉(zhuǎn)子3N一樣，也通過將永久磁鐵16a、16b分別裝設(shè)在轉(zhuǎn)子構(gòu)件14外周的各安裝部上構(gòu)成。各永久磁鐵16a、16b在與轉(zhuǎn)子構(gòu)件14的相對側(cè)的平坦面上構(gòu)成S極性磁極S1、S2。
將各轉(zhuǎn)子3N、3S整體地安裝在旋轉(zhuǎn)軸1上，使第1轉(zhuǎn)子3N的各磁極N1、N2與第2轉(zhuǎn)子3S的各磁極S1、S2隔著定子2彼此相對。
上述定子2，由4個鐵心20A～20D、及按90°的等角度位置支承各鐵心20A～20D的非磁性支承骨架21構(gòu)成。
各鐵心20A～20D的構(gòu)成方式是，將由大致成90°角的扇形硅鋼片層疊而成的磁極部23A～23D、24A～24D分別與由矩形硅鋼片層疊而成的方軸狀的繞線部22A～22D的兩個端面連接。各繞線部22A～22D分別嵌入設(shè)在支承骨架21外周的4個安裝槽21a內(nèi)，并如圖5所示，在各繞線部22A～22D的外周，沿軸的周向纏繞著線圈25A～25D。
各鐵心20A～20D兩端的各磁極部23A～23D、24A～24D,如圖6所示，形成與第1轉(zhuǎn)子3N的各永久磁鐵11a、11b及第2轉(zhuǎn)子3S的各永久磁鐵16a、16b形狀基本相同的扇形。各磁極部23A～23D、24A～24D，配置在支承骨架21的兩個端面上，一邊的各磁極部23A～23D,隔著微小空氣隙與第1轉(zhuǎn)子3N的磁極N1、N2相對，而另一邊的各磁極部24A～24D，隔著微小空氣隙與第2轉(zhuǎn)子3S的磁極S1、S2相對。
各線圈25A～25D的纏繞方向為，如一個對角位置的線圈25A、25C為順時針方向，則另一個對角位置的線圈25B、25D為反時針方向。
如圖7(1)所示，圖示例的各線圈25A～25D串聯(lián)連接，以便將各線圈的感應(yīng)電動勢相加后輸出，但并不限于這種適用于高電壓的串聯(lián)接線方式，也可以采用圖7(2)的適用于大電流輸出的并聯(lián)接線方式、圖7(3)的將串聯(lián)接線方式和并聯(lián)接線方式組合后的串并聯(lián)接線方式等。
此外，在圖7中，T1是各線圈25A～25D的繞線起始端,T2是各線圈25A～25D的繞線末端,26、27是輸出端子。
圖8是上述結(jié)構(gòu)的發(fā)電機的原理圖，以下，根據(jù)圖8和前已提到的圖14，說明該發(fā)電機的原理。
在圖14的時刻t1，如圖8所示，對于第1轉(zhuǎn)子3N,N極性的各磁極N1、N2位于與定子2的一個對角位置的各磁極部23A、23C相對的位置，而對于第2轉(zhuǎn)子3S，圖中雖未示出，但S極性的各磁極S1、S2位于與定子2的一個對角位置的各磁極部24A、24C相對的位置。
這時，如圖3所示，在第1轉(zhuǎn)子3N與第2轉(zhuǎn)子3S之間，形成從第1轉(zhuǎn)子3N的一個磁極N1出發(fā)、經(jīng)空氣隙、磁極部23A、鐵心20A、磁極部24A、空氣隙、到第2轉(zhuǎn)子3S的一個磁極S1的第1磁路、及從第1轉(zhuǎn)子3N的另一個磁極N2出發(fā)、經(jīng)空氣隙、磁極部23C、鐵心20C、磁極部24C、空氣隙、到第2轉(zhuǎn)子3S的另一個磁極S2的第2磁路。流過第1磁路的磁通，與纏繞在鐵心20A上的線圈25A交鏈，流過第2磁路的磁通，與纏繞在鐵心20C上的線圈25C交鏈。
現(xiàn)在，當對旋轉(zhuǎn)軸1施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而使各轉(zhuǎn)子3N、3S整體地向圖8的箭頭方向轉(zhuǎn)動時，第1轉(zhuǎn)子3N的各磁極N1、N2逐漸離開定子2的各磁極部23A、23C,另一方面，第2轉(zhuǎn)子3S的各磁極S1、S2逐漸離開定子2的各磁極部24A、24C。因此，與線圈25A、25C的交鏈的磁通數(shù)逐漸減少，其結(jié)果是，根據(jù)右螺旋定律，在各線圈25A、25C上生成試圖在阻礙磁通數(shù)減少的方向上產(chǎn)生磁通的感應(yīng)電動勢V1。該感應(yīng)電動勢V1，隨交鏈的磁通數(shù)的減少而減小。
在另一方面，隨著各轉(zhuǎn)子3N、3S的轉(zhuǎn)動，第1轉(zhuǎn)子3N的各磁極N1、N2逐漸趨近于定子2的各磁極部23B、23D,而第2轉(zhuǎn)子3S的各磁極S1、S2逐漸趨近于定子2的各磁極部24B、24D。因此，與線圈25B、25D的交鏈的磁通數(shù)逐漸增加，其結(jié)果是，根據(jù)右螺旋定律，在各線圈25B、25D上生成試圖在阻礙磁通數(shù)增加的方向上產(chǎn)生磁通的感應(yīng)電動勢V2。該感應(yīng)電動勢V2,隨交鏈的磁通數(shù)的增加而增大。
圖14的時刻t2,表示各轉(zhuǎn)子3N、3S轉(zhuǎn)動了90°的時刻，對于第1轉(zhuǎn)子3N,各磁極N1、N2位于與定子2的各磁極部23B、23D相對的位置，而對于另一個轉(zhuǎn)子3S，各磁極S1、S2位于與定子2的各磁極部24B、24D相對的位置。在該時刻，線圈25A、25C的感應(yīng)電動勢V1變?yōu)榱?，線圈25B、25D的感應(yīng)電動勢V2變?yōu)樽畲笾怠?br> 接著，圖14的時刻t3、t4、t5,分別表示各轉(zhuǎn)子3N、3S的轉(zhuǎn)動角度為180°、270°、360°的時刻，關(guān)于時刻t2以后的感應(yīng)電動勢V1、V2的產(chǎn)生原理，與上述相同，這里，其說明從略。
這樣，在各線圈25A～25D上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢V1、V2,隨著轉(zhuǎn)子3N、3S的轉(zhuǎn)動而按鋸齒形變化，所以，可從上述輸出端子26、27取出將各線圈25A～25D的感應(yīng)電動勢V1、V2相加合成后的矩形形狀的輸出功率V。
上述實施例的發(fā)電機，可以作為電動機使用，在圖9中，示出電動機的結(jié)構(gòu)和原理。
圖示例的電動機，其轉(zhuǎn)子3N、3S的各磁極N1、N2、S1、S2的形狀以及定子2的各磁極部23A～23D、24A～24D的形狀，與發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上有所不同，除此以外，在一邊的轉(zhuǎn)子3N的一側(cè)設(shè)置位置傳感器30，也是與發(fā)電機的不同之處。而在其他結(jié)構(gòu)方面，與發(fā)電機相同，在圖9中，對相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)標以同一符號，而其具體的說明從略。
轉(zhuǎn)子3N、3S的各磁極N1、N2、S1、S2，如圖9所示，形成兩端部的形狀相同且端緣平行的形狀，使之相對于中心線對稱。與此不同，定子2的各磁極部23A～23D、24A～24D，將兩端部形成不同形狀，使磁通分布相對于中心線為非對稱狀態(tài)，由此，在起動時能實現(xiàn)自起動。
在圖示例中，各磁極部23A～23D、24A～24D，形成使一個端緣P與另一個端緣Q相互垂直的形狀，但并不限定于圖示例的形態(tài)，只要能使磁通分布相對于中心線為不均衡狀態(tài)即可。
上述位置傳感器30，靠近第1轉(zhuǎn)子3N配置在定子2的磁極部23A、23B的交界處，用于檢測轉(zhuǎn)子3N、3S的轉(zhuǎn)角位置。作為位置傳感器30，可采用磁傳感器，但也可以采用光電傳感器或近位開關(guān)等。此外，在本實施例中，用一個位置傳感器30進行轉(zhuǎn)子位置的檢測，但也可以使用兩個以上的位置傳感器。
圖10示出用于對定子2的各線圈25A～25D進行適當通電以驅(qū)動電動機的驅(qū)動控制電路31的結(jié)構(gòu)。
在該圖中，A、B是各自具有兩個切換端子a1、a2、b1、b2的切換開關(guān),C1～C4、D1～D4是通斷開關(guān)。
各切換開關(guān)A、B與各通斷開關(guān)C1～C4、D1～D4之間，以聯(lián)動的方式進行切換動作和通斷動作，即當切換開關(guān)A、B切換到一邊的切換端子a1和b1一側(cè)、通斷開關(guān)C1～C4變?yōu)椤伴]合”而通斷開關(guān)D1～D4變?yōu)椤皵嚅_”時，用于使電流沿實線箭頭所示方向流過各線圈25A～25D的第1通電電路32導通。
當切換開關(guān)A、B切換到另一邊的切換端子a2和b2一側(cè)、通斷開關(guān)D1～D4變?yōu)椤伴]合”而通斷開關(guān)C1～C4變?yōu)椤皵嚅_”時，用于使電流沿虛線箭頭所示方向流過各線圈25A～25D的第2通電電路33導通。
各切換開關(guān)A、B及各通斷開關(guān)C1～C4、D1～D4,根據(jù)上述位置傳感器30的位置檢測信號進行切換動作和通斷動作，在具體實施時，各開關(guān)A、B、C1～C4、D1～D4用晶體管等的半導體開關(guān)構(gòu)成。
當使各線圈25A～25D通電時，纏有各線圈25A～25D的鐵心20A～20D兩端的各磁極部23A～23D、24A～24D,磁化為N、S的任何一種極性。
例如，在第1轉(zhuǎn)子3N一側(cè)的磁極部23A～23D中，磁極部23A如磁化為“N”，則下一個磁極部23B磁化為“S”、接著磁極部23C磁化為“N”、下一個磁極部23D磁化為“S”。而當上述磁極部23A磁化為“N”時，在第2轉(zhuǎn)子3S一側(cè)的磁極部24A～24D中，磁極部24A磁化為“S”、磁極部24B磁化為“N”、磁極部24C磁化為“S”、磁極部24D磁化為“N”。每當上述切換開關(guān)A、B及通斷開關(guān)C1～C4、D1～D4動作時，各線圈25A～25D的通電方向就切換一次，所以，每次都使各磁極部23A～23D、24A～24D的極性發(fā)生N、S反轉(zhuǎn)。
圖11是表示上述電動機的運行原理的時間圖，以下，根據(jù)圖9～圖11說明電動機的運行。
在圖11的時刻t1，如圖9所示，對于第1轉(zhuǎn)子3N,N極性的各磁極N1、N2位于與定子2的一個對角位置的各磁極部23A、23C相對的位置，而對于第2轉(zhuǎn)子3S,S極性的各磁極S1、S2位于與定子2的一個對角位置的各磁極部24A、24C相對的位置。
在該時刻，位置傳感器30感應(yīng)到第1轉(zhuǎn)子3N的磁極N1，其位置檢測信號上升(參照圖11(1))。切換開關(guān)A、B根據(jù)該位置檢測信號的上升進行切換動作并切換到切換端子a1、b1側(cè)(參照圖11(2))，而與此同時，通斷開關(guān)C1～C4變?yōu)椤伴]合”，通斷開關(guān)D1～D4變?yōu)椤皵嚅_”(參照圖11(3))，使第1通電電路32導通，并使各線圈25A～25D通電。
由此，分別將第1轉(zhuǎn)子3N一側(cè)的磁極部23A磁化為“N”、磁極部23B磁化為“S”、磁極部23C磁化為“N”、磁極部23D磁化為“S”(參照圖11(4))。此外，圖中雖未示出，但對于第2轉(zhuǎn)子3S一側(cè)的磁極部24A～24D,則分別將磁極部24A磁化為“S”、磁極部24B磁化為“N”、磁極部24C磁化為“S”、磁極部24D磁化為“N”。
如上所述，通過將定子2的各磁極部23A～23D、24A～24D交替地磁化為N、S，對于第1轉(zhuǎn)子3N，在N極性磁極N1、N2與磁化為“N”的磁極部23A、23C之間作用有排斥力，在N極性磁極N1、N2與磁化為“S”的磁極部23B、23D之間作用有吸引力。另一方面，對于第2轉(zhuǎn)子3S，在S極性磁極S1、S2與磁化為“S”的磁極部24A、24C之間作用有排斥力，在S極性磁極S1、S2與磁化為“N”的磁極部24B、24D之間作用有吸引力。在上述電磁力的作用下，第1、第2轉(zhuǎn)子3N、3S開始轉(zhuǎn)動。
圖11的時刻t2，表示各轉(zhuǎn)子3N、3S轉(zhuǎn)動了90°的時刻，對于第1轉(zhuǎn)子3N,各磁極N1、N2位于與定子2的各磁極部23B、23D相對的位置，對于第2轉(zhuǎn)子3S，各磁極S1、S2位于與定子2的各磁極部24B、24D相對的位置。
當?shù)竭_該時刻t2時，位置傳感器30不再對第1轉(zhuǎn)子3N的磁極N1產(chǎn)生感應(yīng)，其位置檢測信號下降(參照圖11(1))。切換開關(guān)A、B根據(jù)該位置檢測信號的下降進行切換動作而切換到切換端子a2、b2側(cè)(參照圖11(2))，而與此同時，通斷開關(guān)D1～D4變?yōu)椤伴]合”，通斷開關(guān)C1～C4變?yōu)椤皵嚅_”(參照圖11(3))，使第2通電電路33導通，并使各線圈25A～25D反向通電。由此，分別將第1轉(zhuǎn)子3N一側(cè)的磁極部23A磁化為“S”、磁極部23B磁化為“N”、磁極部23C磁化為“S”、磁極部23D磁化為“N”(參照圖11(4))。此外，圖中雖未示出，但對于第2轉(zhuǎn)子3S一側(cè)的磁極部24A～24D，則分別將磁極部24A磁化為“N”、磁極部24B磁化為“S”、磁極部24C磁化為“N”、磁極部24D磁化為“S”。
如上所述，通過使定子2的各磁極部23A～23D、24A～24D的N、S反轉(zhuǎn)，對于第1轉(zhuǎn)子3N，在N極性磁極N1、N2與磁化為“N”的磁極部23B、23D之間作用有排斥力，在N極性磁極N1、N2與磁化為“S”的磁極部23A、23C之間作用有吸引力。另一方面，對于第2轉(zhuǎn)子3S，在S極性磁極S1、S2與磁化為“S”的磁極部24B、24D之間作用有排斥力，在S極性磁極S1、S2與磁化為“N”的磁極部24A、24C之間作用有吸引力。在上述電磁力的作用下，使第1、第2轉(zhuǎn)子3N、3S繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
接著，圖11的時刻t3、t4、t5，分別表示各轉(zhuǎn)子3N、3S的轉(zhuǎn)動角度為180°、270°、360°的時刻，關(guān)于時刻t2以后的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的產(chǎn)生原理，與上述相同，這里，其說明從略。
這樣，通過使各線圈25A～25D進行正反交替的通電，使電磁力持續(xù)地作用于轉(zhuǎn)子3N、3S，從而使旋轉(zhuǎn)軸1持續(xù)轉(zhuǎn)動。
此外，在上述各實施例中，各轉(zhuǎn)子3N、3S的磁極數(shù)為2個、定子2的鐵心數(shù)為4個，但并不限于此，也可以將各轉(zhuǎn)子3N。3S的磁極數(shù)增加為3個、4個，在這種情況下，將定子2的鐵心數(shù)設(shè)定為磁極數(shù)的2倍。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性如上所述，通過將一對轉(zhuǎn)子3N、3S配置在將定子2夾在中間的兩側(cè)位置，同時使各轉(zhuǎn)子3N、3S的各磁極N1、N2、S1、S2與定子2的鐵心的各磁極部23A～23D、24A～24D沿軸向相對，可以將各轉(zhuǎn)子3N、3S的各磁極N1、N2、S1、S2形成平坦面，因而能很容易地使磁通均勻化。此外，由于能使定子2在軸向上縮短，所以可以使磁路全長減小，因而鐵損減少，漏磁通也能減少。
因此，可以很容易地制作特性改善且小型化的旋轉(zhuǎn)電機，通過將該旋轉(zhuǎn)電機用作發(fā)電機，可以使各線圈的感應(yīng)電動勢不發(fā)生畸變，并能獲得穩(wěn)定的輸出功率。而通過將該旋轉(zhuǎn)電機用作電動機，可以提供轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動平穩(wěn)的小型電動機。
權(quán)利要求
1．一種旋轉(zhuǎn)電機，包括旋轉(zhuǎn)軸、環(huán)繞該旋轉(zhuǎn)軸的外周配置的定子、及整體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上位于將上述定子夾在中間的兩側(cè)位置的一對轉(zhuǎn)子，其中一個轉(zhuǎn)子備有多個N極性磁極，另一個轉(zhuǎn)子備有數(shù)量相同的S極性磁極，各轉(zhuǎn)子的各磁極，分別按等角度位置配置，使其將定子夾在中間并沿軸向彼此相對，上述定子備有數(shù)量相當于一個轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)的2倍的鐵心、在每個鐵心兩端形成的磁極部、及纏繞在各鐵心上的線圈，位于兩端的各磁極部按等角度位置配置，使其隔著空氣隙與各轉(zhuǎn)子的各磁極相對。
2．一種發(fā)電機，采用了權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于通過對上述旋轉(zhuǎn)軸施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在上述定子的各線圈內(nèi)產(chǎn)生鋸齒形的感應(yīng)電動勢，且將各線圈的感應(yīng)電動勢合成，從而可以將輸出功率取至外部。
3．一種電動機，采用了權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于通過以正反交替的方式使上述定子的各線圈通電，在各鐵心兩端的磁極部與各轉(zhuǎn)子的各磁極之間同時產(chǎn)生排斥力和吸引力，從而驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸使其旋轉(zhuǎn)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于上述定子的鐵芯的各磁極部的兩端部形成不同形狀，以便使由各鐵心兩端的磁極部生成的磁通分布相對于中心線為非對稱狀態(tài)。
全文摘要
提供一種將定子(2)環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸(1)的外周配置、同時將一對轉(zhuǎn)子(3N)、(3S)整體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(1)上位于將上述定子(2)夾在中間的兩側(cè)位置而構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)電機及采用該旋轉(zhuǎn)電機的發(fā)電機個電動機。轉(zhuǎn)子(3N)和3(S)分別備有個數(shù)相同的N極性磁極和S極性磁極,各轉(zhuǎn)子的各磁極,分別按等角度位置配置,使其沿旋轉(zhuǎn)軸(1)的軸向彼此相對。上述定子(2)備有數(shù)量相當于一個轉(zhuǎn)子具備的磁極數(shù)的2倍的鐵心、在每個鐵心兩端形成的磁極部、及纏繞在各鐵心上的線圈,位于兩端的各磁極部按等角度位置配置,使其隔著空氣隙分別與各轉(zhuǎn)子的各磁極相對。按照這種結(jié)構(gòu),可以將各轉(zhuǎn)子(3N)、(3S)的各磁極形成平坦面,因而能使磁通均勻化,此外,由于能使定子(2)在軸向上縮短,因而可以使鐵損減少,并能減少漏磁通。
文檔編號H02K21/12GK1216173SQ98800056
公開日1999年5月5日 申請日期1998年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月24日
發(fā)明者早坂茂昭 申請人:早坂茂昭