电磁感应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电磁感应装置，其可增大与电枢线圈交链的磁通量。在本发明专利技术的电磁感应装置中，在平行于永磁铁(23、27)的磁化方向的面内，磁场间隙(24)的中心线(II)和永磁铁列(22)之间的间隙截面面积(a1)与磁场间隙(24)的中心线(II)和永磁铁列(26)之间的间隙截面面积(a2)的比具有与永磁铁列(22)的截面面积(A1)和永磁铁列(26)的截面面积(A2)的比基本相同的关系。优选间隙(24)的截面面积(a1+a2)为永磁铁列(22)的截面面积(A1)和永磁铁列(26)的截面面积(A2)的平均值的1.2倍以上2.0倍以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁感应装置，特别是涉及一种作为电动机或发电机而使用的电磁感应装置。
技术介绍
为了提高电动机或发电机的磁场，有被称为海尔贝克阵列的永磁铁的排列方法。如果为永磁铁的N极和S极交互地配置的结构，磁场产生于磁铁阵列的顶侧和底侧这两侧，无法有效地使用磁场。对此，在海尔贝克阵列的场合，由于将永磁铁的磁极一边旋转90°一边排列，故磁铁阵列的一侧的磁场较弱，磁铁阵列的另一侧，这一部分的磁场变强，能在永磁铁的阵列的一侧产生较强的磁场。人们提出了，在以海尔贝克阵列的两列永磁铁阵列(双层海尔贝克阵列)之间，配置有电枢线圈的永磁铁旋转电机(参照专利文献1)、线性电动机(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：JP特开2009-201343号公报专利文献2：JP特开2010-154688号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在使用了永磁铁双层海尔贝克阵列磁场的无铁芯电动机、无
铁芯发电机的场合，希望尽可能地扩大与电枢线圈交链的磁通，在现有的结构的场合，无法使交链磁通最优化，期望进一步地扩大。本专利技术的主要的目的在于提供一种电磁感应装置，该电磁感应装置能提高与电枢线圈交链的磁通。解决课题用的技术方案本专利技术提供一种电磁感应装置，其特征在于，包括：第1永磁铁列和第2永磁铁列，该第1永磁铁列和第2永磁铁列相互面对地配置，其中，上述第1永磁铁列具有多个第1永磁铁，该多个第1永磁铁沿规定方向在每2π的整数等分发生磁极的方向改变，按照在上述第2永磁铁列侧的磁场增强、与上述第2永磁铁列侧相反一侧的磁场减弱的方式，沿上述规定方向配置，上述第2永磁铁列具有多个第2永磁铁，该多个第2永磁铁沿上述规定方向在每2π的整数等分发生磁极的方向改变，按照在上述第1永磁铁列侧的磁场增强、与上述第1永磁铁列侧相反一侧的磁场减弱的方式，沿上述规定方向配置；电枢线圈，该电枢线圈配置于面对的上述第1永磁铁列和上述第2永磁铁列之间的磁场间隙中，在平行于上述第1永磁铁和上述第2永磁铁的磁化方向的面内，上述磁场间隙的中心线和上述第1永磁铁列之间的间隙截面面积与上述磁场间隙的中心线和上述第2永磁铁列之间的间隙截面面积的比具有与上述第1永磁铁列的截面面积和上述第2永磁铁列的截面面积的比基本相同的关系。本专利技术的电磁感应装置可增大与电枢线圈交链的磁通量。附图说明图1为表示使用等价磁路方法的双层海尔贝克阵列磁场的截面图；图2为表示说明图1等价磁路；图3为表示双层海尔贝克阵列磁场的截面图；图4为表示间隙长度与交链磁通的关系表示图；图5为表示间隙长度与交链磁通的关系表示图；图6为表示说明本专利技术的优选第1实施方式的圆筒型三相直线同步电动机100的示意性主视图；图7为表示图6的A-A线截面图；图8为表示图6的B-B线截面图；图9为表示图6的C-C线截面图；图10为表示说明本专利技术的优选第2实施方式的三相同步发电机200的示意性主视图；图11(A)为表示平行磁化方向的截面中的三相同步发电机200的大致截面图，图11(B)为表示电枢线圈的配线的示意图；图12为表示图11(A)的V-V线截面图，为具有单层磁场的发电机的示意图；图13为表示图10～图12所示的发电机的变形例，为具有多层磁场的发电机的示意图；图14为表示图10～图12所示的发电机的变形例，为表示具有平行磁化方向的截面为长方形的永磁铁的发电机的示意图；图15为表示图14的V-V线截面图，为具有单层磁场的发电机的示意图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的优选实施方式进行说明。关于磁极以90度逐次旋转排列而构成的双层海尔贝克阵列磁场，使用等价磁路得到磁极间隙中央的平均磁通密度。在双层海尔贝克阵列磁场中，永磁铁列外侧的磁通密度变得极低。另外，永磁铁的比导磁率几乎与空气相同。如果不使用铁等强磁性材料，则不会发生磁通集中所致的磁饱和的情况。因此能得到等价磁路中必须要求的磁通密度。图1是表示使用等价磁路的双层海尔贝克阵列磁场10的截面图。双层海尔贝克阵列磁场10具有：永磁铁列12，该永磁铁列12以海尔贝克方式排列，将永磁铁13的磁极向第1直线方向以90度逐次旋转而得到；永磁铁列16，该永磁铁列16以海尔贝克方式排列，将永磁铁17的磁极向与第1直线平行的第2直线方向以90度逐次旋转而得到。在永磁铁列12中，按照永磁铁列16一侧的磁场增强，与永磁铁列16相反一侧的磁场减弱的方式配置永磁铁13。在永磁铁列16中，按照永磁铁列12一侧的磁场增强，与永磁铁列12相反一侧的磁场减弱的方式配置永磁铁17。图1是与永磁铁13、17的磁化方向平行的面的截面图。永磁铁13、17在与永磁铁13、17的磁化方向平行的面(与纸面平行的面)上都呈正方形，具有相同的截面面积。与永磁铁13、17的磁化方向平行的面(与纸面平行的面)中的永磁铁13、17的截面面积的平方根设为1从而规格化。由于截面面积的平方根为1，故永磁铁13、17的截面面积也为1。另外，永磁铁13、17在与永磁铁13、17的磁化方向平行的面上都呈正方形的形状，故永磁铁13、17的一边的长度为1。永磁铁阵列12和永磁铁阵列16之间14的间隔(间隙长度)设为a。图1所示的闭曲线是磁力线。从磁力线形状可知，每一极距
都存在相同的磁通量路径，将此磁通量路径以虚线表示。图1表示的双层海尔贝克磁场的等价磁路的主磁通通过图1的磁通路径。另外，因为磁路对称于磁极中心线XX，故涉及一条线路的磁路按照与每个磁极线对称的方式连续。现在，按照图2的方式定义一条磁路。在图2中，R为永磁铁13、17的磁阻，S为垂直于磁极的永磁铁截面面积，永磁铁的磁极方向的长度为lm，真空磁导率设为μo被表示于下列公式：R=lmμ0S...(1)]]>此处，永磁铁的相对磁导率近似为1。另外，在图2中，γ为磁铁的磁极面到纵向路径的距离，δ为磁极面到间隙中最接近横向路径的距离与间隙长度的比例。Sv为纵向路径的截面面积，Sr为间隙中横向路径的截面面积，由此有故三个闭合回路的主磁通ψ1、ψ2、ψ3满足下一个回路方程式：(4aδ+2γ+3)R(φ1+φ3)+4a(1-2δ)Rφ3+(4aδ+2γ+3)R(φ2+φ3)=4Hmlm(4aδ+2γ+3)R(φ1+φ3)=2(1+2γ)aRφ1=2Hmlm(4aδ+2γ+3)R(φ2+φ3)+2(1+2γ)aRφ2=2HmIm...(2)]]>Hm：永磁铁的保持力，lm：磁极间长度(lm＝1)。根据(2)式，α可表示为：α=2(2γ+1)a2(1-2δ)(4aδ+2γ+3)+2a(2γ+1)+4γ2+8γ+3]]>由此，φ1=φ2=αa2(1-2δ)Hmlm(2γ+1)R,φ3=αHmlmR...(3)]]>因此，间隙中心线YY上的NS磁极间的平均磁通密度Bav表示为下式：Bav=&p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁感应装置，其特征在于，包括：第1永磁铁列和第2永磁铁列，该第1永磁铁列和第2永磁铁列相互面对地配置，其中，上述第1永磁铁列具有多个第1永磁铁，该多个第1永磁铁沿规定方向在每2π的整数等分发生磁极的方向改变，按照在上述第2永磁铁列侧的磁场增强、与上述第2永磁铁列侧相反一侧的磁场减弱的方式，沿上述规定方向配置，上述第2永磁铁列具有多个第2永磁铁，该多个第2永磁铁沿上述规定方向在每2π的整数等分发生磁极的方向改变，按照在上述第1永磁铁列侧的磁场增强、与上述第1永磁铁列侧相反一侧的磁场减弱的方式，沿上述规定方向配置；电枢线圈，该电枢线圈配置于面对的上述第1永磁铁列和上述第2永磁铁列之间的磁场间隙中，在平行于上述第1永磁铁和上述第2永磁铁的磁化方向的面内，上述磁场间隙的中心线和上述第1永磁铁列之间的间隙截面面积与上述磁场间隙的中心线和上述第2永磁铁列之间的间隙截面面积的比具有与上述第1永磁铁列的截面面积和上述第2永磁铁列的截面面积的比基本相同的关系。

【技术特征摘要】
1.一种电磁感应装置，其特征在于，包括：第1永磁铁列和第2永磁铁列，该第1永磁铁列和第2永磁铁列相互面对地配置，其中，上述第1永磁铁列具有多个第1永磁铁，该多个第1永磁铁沿规定方向在每2π的整数等分发生磁极的方向改变，按照在上述第2永磁铁列侧的磁场增强、与上述第2永磁铁列侧相反一侧的磁场减弱的方式，沿上述规定方向配置，上述第2永磁铁列具有多个第2永磁铁，该多个第2永磁铁沿上述规定方向在每2π的整数等分发生磁极的方向改变，按照在上述第1永磁铁列侧的磁场增强、与上述第1永磁铁列侧相反一侧的磁场减弱的方式，沿上述规定方向配置；电枢线圈，该电枢线圈配置于面对的上述第1永磁铁列和上述第2永磁铁列之间的磁场间隙中，在平行于上述第1永磁铁和上述第2永磁铁的磁化方向的面内，上述磁场间隙的中心线和上述第1永磁铁列之间的间隙截面面积与上述磁场间隙的中心线和上述第2永磁铁列之间的间隙截面面积的比具有与上述第1永磁铁列的截面面积和上述第2永磁铁列的截面面积的比基本相同的关系。2.根据权利要求1所述的电磁感应装置，其特征在于，上述间隙截面面积为上述第1永磁铁列和上述第2永磁铁列的截面面积的平均值的1.2倍以上2.0倍以下。3.根据权利要求1所述的电磁感应装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山修一，森下明平，芦田拓也，
申请(专利权)人：株式会社ATEC，
类型：发明
国别省市：日本;JP