旋转电机及采用该旋转电机的发电机和电动机制造技术

提供一种将定子（２）环绕旋转轴（１）的外周配置、同时将一对转子（３Ｎ）、（３Ｓ）整体地设置在旋转轴（１）上位于将上述定子（２）夹在中间的两侧位置而构成的旋转电机及采用该旋转电机的发电机个电动机。转子（３Ｎ）和３（Ｓ）分别备有个数相同的Ｎ极性磁极和Ｓ极性磁极，各转子的各磁极，分别按等角度位置配置，使其沿旋转轴（１）的轴向彼此相对。上述定子（２）备有数量相当于一个转子具备的磁极数的２倍的铁心、在每个铁心两端形成的磁极部、及缠绕在各铁心上的线圈，位于两端的各磁极部按等角度位置配置，使其隔着空气隙分别与各转子的各磁极相对。按照这种结构，可以将各转子（３Ｎ）、（３Ｓ）的各磁极形成平坦面，因而能使磁通均匀化，此外，由于能使定子（２）在轴向上缩短，因而可以使铁损减少，并能减少漏磁通。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括一个定子和一对配置在定子两侧位置的转子的旋转电机及采用了该旋转电机的发电机和电动机。申请人以前曾提出结构如附图说明图12和图13所示的发电机(日本公开专利公报 特开平7-123662号)。该发电机由按一定间隔整体地设置在旋转轴90上的一对转子92N、92S及环绕该转子92N、92S的外周配置的定子91构成。其中一个转子92N在外周部的对角位置上形成朝外的N极性磁极93a、93b，而另一个转子92S在外周部的对角位置上沿径向形成朝外的S极性磁极94a、94b。上述定子91的结构是在两个转子92N、92S的外周按圆环形配置4个铁心95a～95d并在各铁心95a～95d的长度中央部分别设置4个线圈96a～96d。各线圈96a～96d的缠绕方向如此设置，如果一个对角位置的线圈96a、96c为顺时针方向，则另一对角位置的线圈96b、96d为反时针方向。当对该发电机的旋转轴90施加旋转驱动力从而使转子92N、92S转动时，例如，如图14所示，在一个对角位置的线圈96a、96c内产生锯齿形的感应电动势V1，而在另一对角位置的线圈96b、96d内则产生相位不同的同样的感应电动势V2。通过将各线圈96a～96d的感应电动势V1、V2合成，可取出矩形形状的输出功率V，而通过对该输出功率V进行波形整形，可以得到直流的输出功率。但是，在上述发电机中，由于各转子92N、92S与定子91在旋转轴90的径向上处于相对位置，所以定子91的各铁心95a～95d及各转子92N、92S的各磁极93a、93b、94a、94b均为曲面形状，因而存在着不仅制作困难、而且各磁极93a、93b、94a、94b的磁通分布不均匀、使上述输出功率V发生畸变等问题。另外，为了将各磁极93a、93b、94a、94b的磁通设定得较大，必须使用轴向尺寸长的永久磁铁，所以还存在着使发电机大型化、磁路全长增加致使铁损增大、漏磁通也增大因而导致效率降低的问题。本专利技术是鉴于上述问题而开发的，其目的是提供一种在结构上将一对转子配置在将定子夹在中间的两侧位置从而能将制作上和特性上的问题完全解决的小型旋转电机及采用该旋转电机的发电机和电动机。根据本专利技术，提供一种由旋转轴、环绕旋转轴的外周配置的定子、及整体地设置在旋转轴上位于将上述定子夹在中间的两侧位置的一对转子构成的旋转电机。其中一个转子备有多个N极性磁极，另一个转子备有数量相同的S极性磁极，各转子的各磁极，分别按等角度位置配置，使其将定子夹在中间并沿轴向彼此相对。上述定子备有数量相当于一个转子的磁极数的2倍的铁心、在每个铁心两端形成的磁极部、及缠绕在各铁心上的线圈，位于两端的各磁极部按等角度位置配置，使其隔着空气隙与各转子的各磁极相对。按照上述结构，由于将一对转子配置在两侧位置而将定子夹在中间，同时使各转子的各磁极与定子铁心的各磁极部沿轴向相对，所以各转子的磁极可以形成平坦面，并能很容易地使磁通均匀化。此外，由于定子在轴向上缩短，所以使磁路全长减小，因而铁损减少，漏磁通也减少。根据本专利技术，还提供一种采用上述旋转电机的发电机，通过对上述旋转轴施加旋转驱动力而使转子转动，在上述定子的各线圈内产生锯齿形的感应电动势，且将各线圈的感应电动势合成，从而可以将输出功率取至外部。在上述结构的发电机中，当从外部施加旋转驱动力时，在定子的各线圈内产生锯齿形的感应电动势，但由于能使转子各磁极的磁通均匀化，所以各线圈的感应电动势不会发生畸变，因而能获得稳定的输出功率。根据本专利技术还提供一种采用上述旋转电机的电动机，通过以正反交替的方式使上述定子的各线圈通电，在各铁心两端的磁极部与各转子的各磁极之间同时产生排斥力和吸引力，从而驱动旋转轴使其旋转。在上述结构的电动机中，当以正反交替的方式使各线圈通电时，在各铁心两端的磁极部与各转子的各磁极之间同时产生排斥力和吸引力，并驱动旋转轴使其旋转。在这种情况下，由于使转子各磁极的磁通均匀化，所以能使转子平稳地转动。另外，在上述结构的电动机中，将上述定子铁芯的各磁极部的两端部形成不同形状，以便使由各铁心两端的磁极部生成的磁通分布相对于中心线为非对称状态。因此，可以使由各磁极部生成的磁通分布相对于中心线变为非对称的，并能在起动时实现自起动。图1是表示作为本专利技术一实施例的发电机外观的正视图。图2是表示图1所示发电机外观的侧视图。图3是沿图2的Ⅰ-Ⅰ线的剖面图。图4是表示转子外观的侧视图。图5是表示铁心的绕线部外观的斜视图。图6是表示定子的磁极部配置的说明图。图7是表示线圈的连接方法的说明图。图8是表示发电机原理的说明图。图9是表示电动机原理的说明图。图10是表示驱动控制电路的结构的电气接线图。图11是表示电动机动作的时间图。图12是表示现有的发电机结构的剖面图。图13是沿图12的Ⅱ-Ⅱ线的剖面图。图14是表示线圈的感应电动势的说明图。用于实施专利技术的最佳形态的图1～图3是表示作为本专利技术一实施例的发电机结构的图，分别在图1和图2中示出发电机的外观、在图3中示出发电机的结构。图示例的发电机，由旋转轴1、环绕旋转轴1的外周配置的定子2、及整体地设置在旋转轴1上位于将上述定子2夹在中间的两侧位置的一对转子3N、3S构成。上述定子2，通过一对轴承4、4支承着旋转轴1。在旋转轴1上，在定子2的内侧及定子2与各转子3N、3S之间分别嵌有用于设定轴承4、4的间隔的衬套5及用于设定空气隙的衬套6、7。此外，如图3所示，定子2及各转子3N、3S被安放在筒形壳体8内。在该筒形壳体8的两端开口上分别盖有端板9a、9b，旋转轴1的两个端部穿过各端板9a、9b伸向外侧。第1转子3N，如图4所示，通过将2个永久磁铁11a、11b装设在由磁性金属材料构成的转子构件10上构成。上述转子构件10,在中心位置开有一个用于嵌入上述旋转轴1的轴孔12，并在外周部的对角位置上形成用于装设上述永久磁铁11a、11b的扇形安装部13、13。各永久磁铁11a、11b，按照安装部13的外形形成大致90°角的扇形，并在与转子构件10的相对侧的平坦面上都构成N极性磁极N1、N2。第2转子3S,与第1转子3N一样，也通过将永久磁铁16a、16b分别装设在转子构件14外周的各安装部上构成。各永久磁铁16a、16b在与转子构件14的相对侧的平坦面上构成S极性磁极S1、S2。将各转子3N、3S整体地安装在旋转轴1上，使第1转子3N的各磁极N1、N2与第2转子3S的各磁极S1、S2隔着定子2彼此相对。上述定子2，由4个铁心20A～20D、及按90°的等角度位置支承各铁心20A～20D的非磁性支承骨架21构成。各铁心20A～20D的构成方式是，将由大致成90°角的扇形硅钢片层叠而成的磁极部23A～23D、24A～24D分别与由矩形硅钢片层叠而成的方轴状的绕线部22A～22D的两个端面连接。各绕线部22A～22D分别嵌入设在支承骨架21外周的4个安装槽21a内，并如图5所示，在各绕线部22A～22D的外周，沿轴的周向缠绕着线圈25A～25D。各铁心20A～20D两端的各磁极部23A～23D、24A～24D,如图6所示，形成与第1转子3N的各永久磁铁11a、11b及第2转子3S的各永久磁铁16a、16b形状基本相同的扇形。各磁极部23A～23D、24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机，包括：旋转轴、环绕该旋转轴的外周配置的定子、及整体地设置在旋转轴上位于将上述定子夹在中间的两侧位置的一对转子，其中一个转子备有多个Ｎ极性磁极，另一个转子备有数量相同的Ｓ极性磁极，各转子的各磁极，分别按等角度位置配置，使其将定子夹在中间并沿轴向彼此相对，上述定子备有数量相当于一个转子的磁极数的２倍的铁心、在每个铁心两端形成的磁极部、及缠绕在各铁心上的线圈，位于两端的各磁极部按等角度位置配置，使其隔着空气隙与各转子的各磁极相对。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：早坂茂昭，
申请(专利权)人：早坂茂昭，
类型：发明
国别省市：JP[日本]