本发明专利技术是使用在旋转电机的转子上的励磁永久磁铁，组合有特性不同的两种以上的永久磁铁，将励磁永久磁铁在宽度方向上分为三个以上，在以励磁永久磁铁中心轴即d轴为中心的范围内使用高矫顽力永久磁铁A，随着从d轴向外侧方离开，使用与永久磁铁A相比虽然矫顽力低但剩余磁通密度却高的永久磁铁B群。通过采用如此使用特性不同的两种磁铁的混合磁铁作为励磁磁铁，能够减少高价的高矫顽力磁铁的投入量，实现降低成本，保护资源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种旋转电机等中使用的励磁永久磁铁以及使用该励磁永久磁铁的旋转电机用转子或发电机。
技术介绍
为了产生较高的励磁磁通，永磁式发电机目前使用高价且高性能的稀土类永久磁铁。在非专利文献即日本国明电时报2010-No. 3 “风力发电用PMG的开发”中，刊登了如下内容的论文，即通过进行磁场解析来探讨在发电机产生短路电流时电枢反应对永久磁铁的影响。该论文进行了如下阐述，最大的电枢反应是在失去变频器控制并流动有短路电流时，此时，因为在q轴(磁铁间轴)的位置流动-Id电流，所以，作为其对策，需要将以q轴为中心的部分的磁铁厚度设计为经得住该短路电流时的电枢反应的厚度。作为具体的发电机的一个例子，列举了在日本国特开2004-23944号公报(专利文献I)中记载的永磁式发电机。该专利文献I中记载的发电机的永久磁铁呈中央部比端部厚的形状，正是采用了上述论文中所阐述的结构。然而，专利文献I中记载的永久磁铁由于仅由一种高Hcj磁铁构成，所以，其为在整体上不得不使用较多量的高价永久磁铁的结构。非专利文献I :日本国《明电时报2010-No. 3)) “风力发电用PMG的开发”(日语原名「明電時報2010-No. 3 J “風力発電用PMG ^開発”)专利文献I :日本国特开2004-23944号公报
技术实现思路
作为在上述永磁式发电机中在磁铁q轴(磁铁间轴)的位置流动有-Id短路电流时的对策，需要将磁铁厚度设计为经得住短路电流产生的电枢反应的厚度。也就是说，需要进行使相当于永久磁铁中央部分的d轴附近的厚度厚的设计，但是仅用一种高价的稀土类永久磁铁来构成磁铁整体时，由于上述原因，存在磁铁的投入量增加、成本增加的问题。尤其不能忽视的是环境问题，稀土类磁铁的大量使用将关系到稀少资源Dy、Tb的大量消耗。为解决这样的现有技术所具有的问题，本专利技术的目的在于提供一种混合型励磁永久磁铁及使用该混合型励磁永久磁铁的旋转电机用转子或发电机，有效地利用磁铁特性即矫顽力(以下称Hcj)及剩余磁通密度(以下称Br)的不同，在永久磁铁的中央部分配置高 Hcj磁铁并在左右两端配置高Br低Hcj磁铁，通过以上构成，能够降低高价的高Hcj磁铁的投入量。当发电机中产生短路电流时，如上所述,在自磁铁磁通中心轴起90度的电相位也就是说q轴的位置则流动-Id电流，在磁铁磁通中心轴上，电枢反应磁通作用在磁铁去磁方向上。因为电枢反应磁动势的波形呈接近正弦波的形状，所以磁铁的去磁磁场在d(磁通)轴上最强，而越到磁铁端则越变小。根据这样的物理特性，本专利技术是在中央部配置高Hcj磁铁并在两端部配置高Br低 Hcj磁铁的混合型励磁永久磁铁。根据本专利技术，因为配置在两端部的磁铁是由低Hcj的磁铁构成的，所以能够减少为提高磁铁的矫顽力特性而混合的高价稀土类元素Dy、Tb等的投入量。另外，因为配置在两端部的磁铁虽然是低Hcj但却是高Br的磁铁，所以能够使决定永磁同步电机输出的励磁磁通量增加。由此，能够使两端部的励磁磁通量增加，如果输出恒定时，能够使永磁同步电机的尺寸小型化，能够削减整体的磁铁投入量。根据本专利技术，与输出恒定时的现有产品相比，能够降低约15 30%的永磁发电机的稀土类磁铁投入量，在成本上能够降低约30%。另外，通过分块构成磁铁，还能够降低涡流损耗。并且，如上所述，由于能够使永磁同步电机的尺寸小型化，可实现轻量化，所以尤其在位于较细的塔架上高处的风力用发电机的修建作业工程中，该轻量化将起到极为重要的作用。附图说明图I是本专利技术的第I实施方式涉及的永磁发电机的主剖视图。图2是表示该实施方式涉及的电枢和磁铁部的放大图。图3是本专利技术的第I实施方式涉及的永磁发电机的混合磁铁的图。图4是比较本专利技术的第I实施方式与现有技术的磁通密度分布的图。图5是本专利技术的第2实施方式涉及的永磁发电机的IPM转子的图。图6是本专利技术的第2实施方式涉及的永磁发电机的混合磁铁的图。图7是比较本专利技术的第2实施方式与现有技术的磁通密度分布的图。图8是本专利技术的变形例涉及的永磁发电机的IPM转子的图。图9是本专利技术的变形例涉及的永磁发电机的混合磁铁的图。符号说明100-本专利技术第I实施例的永磁发电机；101-本专利技术第I实施例的电枢；102_本专利技术第I实施例的SPM转子部；103_本专利技术第I实施例的混合磁铁；200_本专利技术第2实施例的永磁发电机；201-本专利技术第2实施例的电枢；202_本专利技术第2实施例的IPM转子部； 203-本专利技术第2实施例的混合磁铁；302_本专利技术变形例的IPM转子部；303_本专利技术变形例的混合磁铁；003A-高Hcj磁铁A ；003B-高Br磁铁B。具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。并且，对于相同构成，通过付以相同符号来适当省略重复说明。〈第I实施方式〉首先，参照图I对本专利技术的第I实施方式涉及的永磁发电机的构成进行说明。图 I是本专利技术的第I实施方式涉及的永磁发电机的主视图。如图I所示，本实施方式涉及的永磁发电机100具有电枢部10USPM转子部102、 安装于转子部的励磁永久磁铁103。电枢部101是发电机电枢结构的一个例子，电枢绕组绕在电枢铁心上。所述励磁永久磁铁103旋转时，在发电机的电枢部101产生感应电压。公式I当气隙磁通密度为Bg，气隙面积为Sg时，则总磁通量Φ为Φ = Bg · Sg。另外， 当电枢绕组匝数为W，绕组系数为kw，角旋转速度为ω时，感应电压E如以下公式所示。Ε = 1 ·￥·Φ·ω (式 I)然后，参照图2对本实施方式涉及的永磁发电机100的短路电流动作进行说明。图 2是表示本实施方式涉及的永磁发电机的短路动作的剖视图。如图2所示，在本实施方式涉及的永磁发电机100中，当发生短路动作时，则在电枢部101的q轴位置流动短路电流，产生电枢反应。也就是说，该电枢反应的影响在永久磁铁103的中心轴即d轴最大，而越到磁铁两端则越变小。由此，如图3所示，将励磁永久磁铁103在宽度方向上分为多个(最少三个)，并在自永久磁铁中心轴即d轴起60 80%的范围内使用高Hcj磁铁A，在其两端部使用高Br磁铁B。磁铁A与磁铁B用粘合剂等牢固地固定而一体化。通过采用如此使用特性不同的两种磁铁的所谓混合型磁铁作为励磁永久磁铁，能够减少大量投入高价稀土类元素Dy、Tb的高Hcj磁铁的投入量。另外，通过使配置在磁铁两端部的磁铁为高Br磁铁，能够在抑制磁铁成本的同时使磁铁磁通增加，并能增加永磁发电机的发电量。在此，两种混合型励磁永久磁铁中的高Hcj磁铁A与高Br磁铁B的关系如下所示。种类①磁铁A 20M0e ^ Hcj ^ 28M0e11. 7KG ^ Br ^ 14. 4KG磁铁B 16M0e ( Hcj ( 23M0e10. 4KG ^ Br ^ 13. 6KG但是，始终为磁铁A的Hcj >磁铁B的Hcj的关系。种类②磁铁A 23M0e ( Hcj ( 33M0e11. 7KG ^ Br ^ 13. 6KG磁铁B 20M0e ( Hcj ( 28M0e10. 8KG ^ Br ^ 13. 4KG但是，始终为磁铁A的Hcj >磁铁B的Hcj的关系。并且在此，矫顽力Hcj的单位MOe = I X IO6Oe,用CGS单位制表示矫顽力。另外，剩余磁通密度Br本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宫本恭祐，森下大辅，林喜峰，丁开鸿，彭众杰，吕思晶，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，烟台首钢磁性材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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