励磁系统的制作方法

专利名称：励磁系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及励磁系统，例如涉及轴向空隙式励磁系统。
技术背景专利文献1公开了以旋转轴为中心在周向上埋设了多个永久磁铁的 径向式转子。在该转子中，在周向上的永久磁铁的两端设有空隙。通过 针对每个极改变这些空隙的靠近极中心的端部相对旋转轴形成的夹角来 降低齿槽转矩。另外，专利文献2 4公开了与本发明相关联的技术。 专利文献1:日本特开平11一98731号公报 专利文献2:日本特开平10—201147号公报 专利文献3:日本特开2000—69695号公报 专利文献4:日本特开2002_44888号公报但是，在专利文献1记载的技术中，转子在每个极中不是相同的形 状，所以旋转力产生不均衡，成为诱发振动的一个原因。 并且，在轴向式旋转电机中，期望降低振动和噪声。发明内容本发明的目的在于，提供一种能够降低振动和噪声的励磁系统。 本发明的励磁系统的第一方式具有多个永久磁铁(20)，其在预定 的轴(P)的周围配置成环状；第1磁性体(10)，其在与所述轴平行的 第1方向上与一个所述永久磁铁的磁极面接触；第1非磁性体(11)，其 在以所述轴为中心的周向即第2方向上与所述第1磁性体(10)相邻， 并在所述第1方向上与所述永久磁铁(20)的一部分重叠；第2磁性体 (12)，其在所述第2方向上所述第1磁性体(10)的相反侧与所述第1在所述第2方向上所述 第1非磁性体(11)的相反侧与所述第2磁性体(12)相邻，在把所述 永久磁铁在所述轴(P)的周围呈现的磁极对的数量设为Pn、把3以上的整数设为i时，第i夹角ei和第2夹角e2为o<ei<i8o/(i Pn)且180/(i Pn)^02S180 2/(i Pn)，所述第1夹角ei是在所述第2方向上 所述第l磁性体(10)与所述第2非磁性体(13)之间的边界(131)以 所述轴(P)为中心相对基准轴(Q)形成的夹角，所述基准轴(Q)通 过在所述第2非磁性体(13)侧与所述一个所述永久磁铁相邻的所述永 久磁铁、和所述一个所述永久磁铁之间的中点，而且与以所述轴(P)为 中心的径向平行，所述第2夹角02是在所述第2方向上所述第1磁性体 (10)与所述第1非磁性体(11)之间的边界(111)以所述轴(P)为 中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角。本发明的励磁系统的第二方式是在第一方式的励磁系统中，所述第 1磁性体(10)的一部分介于所述永久磁铁(20)和所述第1非磁性体(ll) 之间。本发明的励磁系统的第三方式是在第一或第二方式的励磁系统中， 还具有第3磁性体(14、 34)，该第3磁性体(14、 34)在所述第2方向 上位于所述一个所述永久磁铁和与所述一个永久磁铁相邻的所述永久磁 铁之间，并沿所述第l方向延伸。本发明的励磁系统的第四方式是在第一 第三方式中的任一方式的 励磁系统中，还具有第4磁性体(15)，该第4磁性体(15)在以所述轴 (P)为中心的径向即第3方向上所述第1非磁性体(11)的至少与所述 轴(P)相反的一端侧，连接所述第l磁性体(10)以及所述第2磁性体 (12)。本发明的励磁系统的第五方式是在第四方式的励磁系统中，所述第 4磁性体(15)在所述第3方向上越过所述第2非磁性体(13)沿所述第 2方向延伸。本发明的励磁系统的第六方式是在第一 第五方式中的任一方式的励磁系统中，所述第i夹角ei是ei二9o/(i Pn)，所述第2夹角e2是e2=180/(i Pn)。本发明的励磁系统的第七方式是在第一 第六方式中的任一方式的 励磁系统中，i是5或7。本发明的励磁系统的第八方式是在第一 第七方式中的任一方式的 励磁系统中，所述第1非磁性体(11)具有第1非磁性体部(lla)和第 2非磁性体部(llb)，所述第2非磁性体部(lib)在所述第2方向上在 所述第1磁性体(10)侧与所述第1非磁性体部(lla)相邻，所述第2 非磁性体部(lib)在与所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自 身长度与所述第1非磁性体部(lla)不同，所述第2非磁性体(13)具 有所述第3非磁性体部(13a)和第4非磁性体部(13b)，所述第4非磁 性体部(13b)在所述第2方向上在所述第1磁性体(10)侧与所述第3 非磁性体部(13a)相邻，所述第4非磁性体部(13b)在与所述第1方 向或所述第3方向平行的方向上的自身长度与所述第3非磁性体部(13a) 不同，在把3以上的整数设为j时，其中j是与i不同的值，第3夹角03 和第4夹角04为0<63<180/(] Pn)且180/(j Pn)^e4^ 180 2/(j Pn)且93<ei<e4<e2，所述第3夹角e3是在所述第2方向上所述第3非磁性体部(13a)与所述第4非磁性体部(13b)之间的边界(131b)以所述轴 (P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角，所述第4夹角e4是在所 述第2方向上所述第1非磁性体部(11a)与所述第2非磁性体部(lib) 之间的边界(111b)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角。本发明的励磁系统的第九方式是在第八方式的励磁系统中，所述第 3夹角93是93=90/(] Pn)，所述第4夹角64是04二18O/(j Pn)。本发明的励磁系统的第十方式是在第八或第九方式的励磁系统中，j 是5或7。本发明的励磁系统的第十一方式是在第一 第十方式中的任一方式 的励磁系统中，还具有第5磁性体G0)，其在所述第l方向上在所述 第1磁性体(10)的相反侧与所述永久磁铁(20)接触；第3非磁性体 (31)，其在所述第2方向上与所述第5磁性体(30)相邻，并在所述第l方向上与所述永久磁铁(20)的一部分重叠；第6磁性体(32)，其在所述第2方向上，在所述第5磁性体(30)的相反侧与所述第3非磁性 体(31)相邻；和第4非磁性体(33)，其在所述第2方向上在所述第3 非磁性体(31)的相反侧与所述第6磁性体(32)相邻，在把3以上的 整数设为K时，第5夹角小l和第6夹角小2为0,K180/(K'Pn)且 180/(K Pn)^(j)2^ 180 2/(K Pn)，其中，所述第5夹角(()l是在所述第 2方向上所述第5磁性体(30)与所述第4非磁性体(33)之间的边界(331) 以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角，所述第6夹角 小2是在所述第2方向上所述第5磁性体(30)与所述第3非磁性体(31) 之间的边界(311)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹 角。本发明的励磁系统的第十二方式是在第十一方式的励磁系统中，所 述第5磁性体(30)的一部分介于所述永久磁铁(20)和所述第3非磁 性体(31)之间。本发明的励磁系统的第十三方式是在第十一或第十二方式的励磁系 统中，还具有第7磁性体(35)，该第7磁性体(35)在所述第3方向上 所述第3非磁性体(31)的至少与所述轴(P)相反的一端侧，连接所述 第5磁性体(30)以及所述第6磁性体(32)。本发明的励磁系统的第十四方式是在第十三方式的励磁系统中，所 述第7磁性体(35)在所述第3方向上越过所述第4非磁性体(33)沿 所述第2方向延伸。本发明的励磁系统的第十五方式是在第十一 第十四方式中的任一 方式的励磁系统中，所述第5夹角小l是小1=90/$ Pn)，所述第6夹角 小2是小2二180/(K Pn)。本发明的励磁系统的第十六方式是在第十一 第十五方式中的任一 方式的励磁系统中，K是5或7。本发明的励磁系统的第十七方式是在第十一 第十六方式中的任一 方式的励磁系统中，所述第3非磁性体(31)具有第5非磁性体部(31a) 和第6非磁性体部(31b)，所述第6非磁性体部(31b)在所述第2方向上在所述第5磁性体(30)侧与所述第5非磁性体部(31a)相邻，所述 第6非磁性体部(31b)在与所述第1方向或所述第3方向平行的方向上 的自身长度与所述第5非磁性体部(31a)不同，所述第4非磁性体(33) 具有第7非磁性体部(33a)和第8非磁性体部(33b)，所述第8非磁性 体部(33b)在所述第2方向上在所述第5磁性体(30)侧与所述第7非 磁性体部(33a)相邻，所述第8非磁性体部(33b)在与所述第1方向 或所述第3方向平行的方向上的自身长度与所述第7非磁性体部(33a) 不同，在把3以上的整数设为L时，其中L是与K不同的值，第7夹角 小3和第 8夹角(|)4为 0<(|)3<180/(L Pn)且 180/(L Pn)^())4^ 180 2/(L11)且(|)3<())1<(|)4<(|)2，其中，所述第7夹角(j)3是在所述第2方 向上所述第7非磁性体部(33a)与所述第8非磁性体部(33b)之间的 边界(331b)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角， 所述第8夹角小4是在所述第2方向上所述第5非磁性体部(31a)与所述 第6非磁性体部(31b)之间的边界(311b)以所述轴(P)为中心相对 所述基准轴(Q)形成的夹角。本发明的励磁系统的第十八方式是在第十七方式的励磁系统中，所 述第7夹角小3是小3二90/(L Pn)，所述第8夹角(j)4是小4二180/(L Pn)。本发明的励磁系统的第十九方式是在第十七或第十八方式的励磁系 统中，L是5或7。本发明的励磁系统的第二十方式是在第一 第十九方式中的任一方 式的励磁系统中，所述第1磁性体(10)和所述第2磁性体(12)由压 粉铁心构成。根据本发明的励磁系统的第一方式，能够抵消在第1方向上的永久 磁铁的相反侧的第1磁性体的表面产生的磁通密度的i次谐波分量，从而 能够降低磁通密度的i次谐波分量。进而，当在第1方向上与该励磁系统 相对地配置电枢来构成旋转电机时，能够降低在该电枢产生的感应电压 的i次谐波分量，从而能够降低旋转电机的振动和噪声。根据本发明的励磁系统的第二或第十二方式，能够提高永久磁铁的 工作点。根据本发明的励磁系统的第三方式，能够增大q轴电感，从而能够 增大磁阻转矩。根据本发明的励磁系统的第四或第十三方式，能够提高强度。 根据本发明的励磁系统的第五或第十四方式，能够进一步提高强度。根据本发明的励磁系统的第六方式，第2夹角e2是最小值，所以第1磁性体在第2方向上扩展，从而能够提高在第1磁性体的中央的表面产 生的磁通密度。根据本发明的励磁系统的第七、第十、第十六或第十九方式，在5 次谐波分量和7次谐波分量比较大时效果特别好。根据本发明的励磁系统的第八方式，还能够抵消在第1方向上的永 久磁铁的相反侧的第1磁性体的表面产生的磁通密度的j次谐波分量。根据本发明的励磁系统的第九方式，能够提高在第2方向上的第1 磁性体的中央的表面产生的磁通密度。根据本发明的励磁系统的第十一方式，能够抵消在第1方向上的永 久磁铁的相反侧的第5磁性体的表面产生的磁通密度的K次谐波分量， 从而能够降低磁通密度的K次谐波分量。进而，当在第l方向上该励磁 系统的两侧以相对的方式配置电枢来构成旋转电机时，能够降低在该电 枢中产生的感应电压的i次谐波分量和K次谐波分量，从而能够降低旋 转电机的振动和噪声。根据本发明的励磁系统的第十五方式，第6夹角62是最小值，所以 第5磁性体在第2方向上扩展，从而能够提高在第5磁性体的中央的表 面产生的磁通密度。根据本发明的励磁系统的第十七方式，还能够抵消在第1方向上的 永久磁铁的相反侧的第5磁性体的表面产生的磁通密度的L次谐波分量。根据本发明的励磁系统的第十八方式，能够提高在第2方向上的第 5磁性体的中央的表面产生的磁通密度。根据本发明的励磁系统的第二十方式，能够容易生产。


图1是将第1实施方式的励磁系统沿旋转轴分离表示的示意立体图。 图2是相当于第1实施方式的一个永久磁铁的励磁系统的仰视图。图3是图2所示的励磁系统的周向剖视图。图4是表示非磁性体的端部形成的夹角的规定方法的一例的图。图5是表示产生于磁性体的表面的磁通密度分布的一例的图。图6是相当于第1实施方式的一个永久磁铁的励磁系统的俯视图。图7是图6所示的励磁系统的周向剖视图。图8是相当于第2实施方式的一个永久磁铁的励磁系统的仰视图。 图9是图8所示的励磁系统的周向剖视图。图10是相当于第3实施方式的一个永久磁铁的励磁系统的仰视图。 图11是将第4实施方式的励磁系统沿旋转轴分离表示的示意立体图。
具体实施方式
根据以下的附图和具体说明，本发明的目的、特征、情况以及优点将更加明确。参照

本发明的实施方式。另外，相同标号表示相同或相当 的部分，省略重复的说明。 第1实施方式说明本发明的第1实施方式的励磁系统。图1是将该励磁系统沿旋 转轴P分解得到的示意立体图。图1所示的励磁系统是所谓轴向空隙式 励磁系统。该励磁系统具有永久磁铁20和磁性板1 、 3 。永久磁铁20沿与旋转轴P平行的方向(以下称为旋转轴方向)被磁 化。永久磁铁20被配置成为环状，并使磁化方向在旋转轴P的周围交替 不同。在图1中示例了配置有4个永久磁铁20的所谓4极励磁系统。磁性板1、 3例如具有以旋转轴P为中心的环状的平板形状。磁性体 1、 3和永久磁铁20在图1中被分解示出，但实际上永久磁铁20被磁性 板l、 3夹持旋转轴方向的两端面。在此也参照图2、 3，说明更具体的磁的部分的仰视图。图3是图2所示的励磁系统中以旋转轴P为中心的周 向(以下称为周向)上、非磁性体ll、 13所在的位置处的剖视图。另外， 在图2中，利用双点划线表示一个永久磁铁20相对磁性板1的相对位置。磁性板I具有磁性体IO、 12、 14、 15和非磁性体11、 13。磁性板3 具有磁性体30、 32、 34、 35和非磁性体31、 33。磁性板3具有与磁性板 l相同的形状。具体地讲，磁性体30、 32、 34、 35和非磁性体31、 33分 别具有与磁性体10、 12、 14、 15和非磁性体11、 13相同的形状。下面 代表性地说明磁性板1 ，省略对磁性板3的说明。磁性体10在旋转轴方向上与一个永久磁铁20的磁极面邻接。非磁 性体11例如是空气层，在周向上与磁性体10相邻，在旋转轴方向上与 一个永久磁铁20的一部分重合。更加具体地讲，在周向上相当于一个永 久磁铁20的两端的位置处设有非磁性体11。非磁性体11沿以旋转轴为 中心的径向(以下称为径向)延伸。并且，在图3中，非磁性体ll被例示为在旋转轴方向上在与永久磁 铁20的相反侧开口的凹部，磁性体10的一部分介在于永久磁铁20和非 磁性体11之间。另外，磁性体10的一部分介在于永久磁铁20和非磁性 体11之间并不是必须条件，但由此能够提高永久磁铁20的动作点。在周向上，磁性体12在磁性体10的相反侧与非磁性体11相邻。磁 性体12也沿径向延伸。非磁性体13例如是空气层，在周向上在与非磁性体11的相反侧与 磁性体12相邻。非磁性体13被设置在旋转轴方向上与永久磁铁20不重 合的位置，在图3中被示例为贯通孔。并且，非磁性体13大致以相等的 宽度沿径向延伸。非磁性体13在旋转轴方向上贯穿磁性板1，所以能够降低永久磁铁 20的漏磁通。但是，为了发挥该效果，优选非磁性体13在周向上的宽度 具有某种程度的大小。非磁性体13 —般是为了降低漏磁通而设置的。磁性体14位于周向上相邻的永久磁铁20彼此之间，并沿旋转轴方 向延伸。在图3中，磁性体14具有沿旋转轴方向突出的突起形状，其突出程度为永久磁铁20在旋转轴方向上的厚度的一半。并且，磁性体14与磁性板3具有的磁性体34在旋转轴方向连续。另外，磁性体14、 34不是必须的要素，但利用该磁性体14、 34能 够增大q轴电感，从而能够提高磁阻转矩。磁性体15在径方向上的非磁性体11的至少与旋转轴P相反的一端 侧，将磁性体IO、 12连接。在图1 3例示的励磁系统中，磁性体15在 径向上的非磁性体11的两端侧将磁性体10、 12连接。另外，磁性体15 不是必须的要素，但利用该磁性体15能够提高磁性板1的强度。并且， 磁性体15在径向上越过非磁性体13沿周向延伸。由此，能够进一步提 高磁性板l的强度。另外，优选径向上的磁性体15的宽度比较小。这是 因为能够防止通过磁性体15产生的漏磁通。并且，该励磁系统在旋转轴方向的两侧隔开预定的间隙(气隙)配 置有未图示的电枢，并与该电枢一起构成旋转电机。另外，关于励磁系 统的保持，有使用以旋转轴P为中心的圆柱状非磁性体轴的方式、使用 非磁性体的轮毂的方式、利用非磁性体保持励磁系统整体的方式、铸模 保持的方式等。在这种结构的旋转电机中，由于永久磁铁20，在永久磁铁20的相 反侧的磁性板1、 3的表面产生磁通。在相当于一个永久磁铁20的相应 表面产生的磁通密度分布，关于通过周向的一个永久磁铁的中央(以下 称为极中心)的与径向平行的轴R对称。如图2、 3所示，这是因为相当 于一个永久磁铁20部分的励磁系统的形状关于轴R对称。并且，在周向上相邻的永久磁铁20在磁性板1 (或磁性板3)上呈 现的磁极的极性彼此不同。因此，在磁性板l、 3的表面产生的磁通密度 分布中，在周向上相邻的永久磁铁20彼此之间的中点(以下称为极间) 处，磁通密度为零。艮口，该磁通密度分布包括把相邻的极间彼此之间的周向上的长度作 为半波长的波形、和把该波形作为基波分量的奇数次高次谐波分量。这 些高次谐波分量成为振动和噪声的一个原因，尤其是5次谐波分量、7次 谐波分量，它们与11次谐波成分以上的高次谐波成分相比，振幅大，容易形成噪声。在此，参照图2，把周向上的磁性体12与非磁性体13之间的边界 131以旋转轴P为中心相对基准轴Q形成的夹角设为ei，把周向上的磁 性体10与非磁性体11之间的边界111以旋转轴P为中心相对基准轴Q 形成的夹角设为e2。另外，基准轴Q是通过极间并与径向平行的轴。并 且，在把励磁系统的极对数设为Pn、把3以上的奇数设为i时，在符合 下式的位置分别设有非磁性体11、 13。另外，所说极对数是指永久磁铁 20在旋转轴P的周围所呈的磁极对的数量。0<ei<180/(i Pn) ...... (1)且180/(i Pn)纖^180 2/(i Pn)...... (2)另外，在图2中，把边界lll、 131大致沿着径向延伸作为前提，但 不限于此。例如，如图4所示，在边界111相对径向倾斜时，可以将夹 角62规定为与电枢相对的部分的平均角度。具体地讲，当电枢(尤其巻 绕了绕组的铁心)位于在图4中夹在双点划线之间的部分时，例如可以 把边界111中与电枢相对的部分的中点M以旋转轴P为中心相对基准轴 Q形成的夹角规定为e2。图5是表示相当于一个永久磁铁20的励磁系统中、非磁性体11、 13 所在的位置处的剖视图、和产生于磁性板l、 3表面的磁通密度的一例的 图。参照图5，当非磁性体13位于符合关系式(1)的位置时，在产生于 磁性板1的表面的磁通密度分布中，磁通密度在该范围内下降，从而产 生在该范围内成为谷的i次谐波分量(在极间为零)。gp，由于为了降低 漏磁通而设置的非磁性体13，而产生i次谐波分量。并且，为了降低起因于非磁性体13的i次谐波分量，在符合关系式 (2)的位置处设置非磁性体11。由于非磁性体11，在产生于磁性板1 表面的磁通密度分布中，磁通密度在该范围内下降，从而产生在该范围 内成为谷的i次谐波分量(在极间为零)。艮P，由于非磁性体13而产生的i次谐波分量和相位偏移180。(半波 长)后的i次谐波分量是起因于非磁性体ll而产生的。因此，能够使这些i次谐波分量互相抵消，而降低该磁通密度的i次谐波分量。另外，磁 性板3具有与磁性板1相同的形状，所以同样能够降低产生于磁性板3 表面的磁通密度的i次谐波分量。因此，能够在设置非磁性体13降低漏磁通的同时，降低在配置于该 励磁系统的两侧的电枢产生的感应电压的i次谐波分量，从而能够降低振 动和噪声。另外，优选夹角e2二180/(卜Pn)。此时，夹角62是最小值，所以磁 性体10在周向上扩展，从而能够提高产生于磁性体10中央的表面的磁 通密度。此时，考虑磁性体12、 14的位置，可以使非磁性体13位于符 合夹角91=90/(1 Pn)的位置。在此，在电枢采用集中绕组构成时， 一般5次谐波分量和7次谐波 分量比较大。该情况时，例如可以按照下面所述设置非磁性体11、 13， 在该励磁系统中为了降低磁通密度的5次谐波分量，设i二5，此处设极 对数为2，所以将Pn=2和i = 5这两个数值分别代入各个关系式(1 )、 (2)，使非磁性体ii、 13的位置满足(xeKi8。而且i8°^e2^36。，更优选ei=9。、 92=18。。另外，上面说明了磁性板3是与磁性板1相同的形状，但不限于此。 例如，非磁性体31、 33相对磁性板3的相对位置和非磁性体11、 13相 对磁性板1的相对位置也可以彼此不同。下面进行具体说明。图6表示图1所示的励磁系统的示意俯视图中、相当于一个永久磁 铁20的部分。图7是图6所示的励磁系统的周向上、非磁性体部3K 33 所在的位置处的剖视图。把周向上的磁性体32与非磁性体33之间的边 界331以旋转轴P为中心相对基准轴Q形成的夹角设为())l，把周向上的 磁性体30与非磁性体31之间的边界311以旋转轴P为中心相对基准轴Q 形成的夹角设为())2。在把3以上的奇数设为K时，可以在满足下式的位 置处分别设置非磁性体3K 33。0<(|)1<180/(K Pn) ...... (3)且画(K Pn)S(()2^180 2/(K Pn)...... (4)该情况时，在一个永久磁铁20的相反侧的磁性体30的表面产生的 磁通密度分布中，能够降低K次谐波分量。即，不仅能够降低在旋转轴 方向上的配置于该励磁系统两侧的电枢中产生的感应电压的i次谐波分 量，还能够降低K次谐波分量。因此，能够进一步降低振动和噪声。另 外，与磁性板1相同，优选小l二90/(K'Pn)且小2二180/(K'Pn)。另外， 例如在设为i = 5、 K=7来构成磁性板1、 3时，在使用了集中绕组的电 枢的旋转电机中效果特别好。另外，磁性板3不必一定具有非磁性体31。例如，利用设于磁性板 1的非磁性体11、 13能够充分降低i次谐波分量，如果不需要降低其他 次高次谐波分量，则可以不设置非磁性体31。关于非磁性体33也相同， 但从降低永久磁铁20的漏磁通的观点考虑，优选将非磁性体33设置成 为在旋转轴方向贯穿磁性板3。另外，如果在上述的任一励磁系统中相当于一个永久磁铁20的部分 的形状都是关于轴R对称，并且相当于全部永久磁铁20的部分的形状也 相同，则能够防止励磁系统相对旋转轴P的倾斜。由此，能够保持电枢 和该励磁系统之间的间隙(气隙)精度，能够防止起因于该倾斜的旋转 电机的特性劣化。另外，在利用空气层构成如上所述的非磁性体ll、 13、 31、 33时， 由于强度下降，有可能因为旋转带来的离心力导致磁性板1、 3变形。但 是，根据本励磁系统，不容易产生旋转轴方向的变形，所以不容易对励 磁系统和电枢之间的距离(气隙)造成影响。因此，具有旋转电机的特 性不易劣化的优点。另外，优选磁性板l、 3利用压粉铁心构成。例如，在利用层压钢板 构成磁性板l、 3时，通过冲孔在层压钢板上设置贯通孔，以便在磁性板 1上设置非磁性体11、 13。用于形成这种贯通孔的冲孔部件，例如由于 数万次的冲孔而会磨损得不能再使用。另一方面，本励磁系统能够利用 压粉铁心构成磁性板1、 3，所以不会产生这种冲孔部件的耐久性问题， 从而能够提高生产性。另外，在利用压粉铁心构成磁性板1、 3时，磁性板l、 3在旋转轴方向上的厚度的台阶小时比较好。在该台阶较大时，例如需要反复进行 冲压成形，有时会导致生产性的下降。因此，磁性体14、 34这一组也可以与磁性板l、 3单独成形。该情况时，能够提高生产性。另外， 一般在装配轴向空隙式旋转电机时，为了得到所期望的空隙，使用塞尺进行组装或检查。具体地讲，将塞尺从磁性板l、 3的外周侧插 入电枢和励磁系统之间，进行组装或检査。此时，根据磁性体15、 35， 如果各个磁性板l、 3的外周是连续的，则可以从任意方向插入塞尺，所 以能够容易进行组装或检查。另外，从旋转电机的特性方面考虑，优选 磁性体15、 35不在旋转轴方向与电枢具有的铁心相对。另外，在该第l实施方式中，磁性板l、 3在周向上连续，但也可以 是针对每个永久磁铁20，磁性板1、 3的任一方在周向上分离。该情况时， 能够在分离的磁性板侧进一步降低漏磁通。第2实施方式通过叙述与第1实施方式的不同之处，说明本发明的第2实施方式 的励磁系统。图8是该励磁系统的示意仰视图。图9是图8所示的励磁 系统的周向上、非磁性体11、 13所在的位置处的剖视图。在图8、 9中 示出相当于一个永久磁铁20的部分。非磁性体11具有非磁性体部lla、 llb，非磁性体13具有非磁性体 部13a、 13b。非磁性体31具有非磁性体部31a、 31b，非磁性体33具有 非磁性体部33a、 33b。下面，首先说明磁性板l、 3具有彼此相同的形状 的情况。非磁性体部lla例如是空气层。非磁性体部llb例如是空气层，在 周向上在磁性体IO侧与非磁性体部lla相邻。并且，非磁性体部lla、 llb在旋转轴方向的自身的长度(即，旋转轴方向上的厚度，以下称为厚 度)彼此不同。更加具体地讲，非磁性体部llb的厚度比非磁性体部lla的厚度薄。非磁性体部13a例如是空气层。非磁性体部13b例如是空气层，在 周向在磁性体IO侧与非磁性体部13a相邻。并且，非磁性体部13a、 13b 的厚度彼此不同。更加具体地讲，非磁性体部13b的厚度比非磁性体部13a的厚度薄。另外，非磁性体部13a的厚度与磁性体10的厚度相同。 换言之，非磁性体部13a在旋转轴方向贯穿磁性板1。把周向上的非磁性体部13a与非磁性体部13b之间的边界131b以旋 转轴P为中心相对基准轴Q形成的夹角设为03，把周向上的非磁性体部 lla与非磁性体部lib之间的边界lllb以旋转轴P为中心相对基准轴Q 形成的夹角设为94。并且，在把3以上的奇数设为j时，其中j是与i不 同的值，在满足下式的位置处分别设有非磁性体部lla、 llb、 13a、 13b。0<ei<180/(i Pn) ...... (1)且180/(i Pn)雄^180 2/(i Pn)...... (2)且0邻〈画(j Pn) ...... (5)且180/(j Pn声63^180 2/(j Pn)...... (6)且e3<ei<e4<e2 ...... (7)另外，与第l实施方式相同，虽然把边界lllb、 131b大致沿着径向 延伸作为前提，但不限于此。另外，与在第1实施方式中叙述的相同，在磁性板1的表面，由于 非磁性体部lla、 13a产生相位彼此偏移180。(半波长)的j次谐波分量。 因此，能够使这些j次谐波分量互相抵消，而降低产生于磁性板1表面的 磁通密度分布的j次谐波分量。因此，不仅降低产生于电枢的感应电压的 i次谐波分量，也能够降低j次谐波分量，从而能够进一步降低振动和噪 声。另夕卜，与第1实施方式相同，优选e3二90/(j Pn)、 04=180/0 Pn)。如果是这种情况，由于旋转轴方向的厚度较小的非磁性体部llb在周向 上较宽，所以能够提高产生于磁性板l表面的磁通密度。另夕卜，非磁性体ll (13)分别具有厚度不同的两个非磁性体部lla、 lib (13a、 13b)，但不限于此，也可以具有厚度彼此不同的三个非磁性体部。如果是这种情况，则能够降低三个次数的高次谐波分量。当然， 也可以具有四个以上的非磁性体部。另外，与第1实施方式相同，不限于磁性板3与磁性板1具有相同的形状。具体地讲，把周向上的非磁性体部33a与非磁性体部33b之间 的边界331b以旋转轴P为中心相对基准轴Q形成的夹角设为(()3，把周向 上的非磁性体部31a与非磁性体部31b之间的边界311b以旋转轴P为中 心相对基准轴Q形成的夹角设为(H，把彼此不同的3以上的奇数设为L， 其中L是与K不同的值，此时，可以在满足下式的位置处分别设置非磁 性体部31a、 31b、 33a、 33b。0<(|)1<180/(K Pn) ...... (3)且菌(K Pn)，S 180 2/(K Pn)...... (4)且0<(J)3<180/(L Pn) ...... (8)且蘭(L Pn)，S180 2/(L Pn)...... (9)且())3<(()1<(|)4<(|)2 ...... (10)该情况时，能够降低产生于磁性板3的表面的磁通密度分布的K次 谐波分量和L次谐波分量。因此，能够降低产生于电枢中的感应电压的i 次谐波分量、j次谐波分量、K次谐波分量和L次谐波分量，从而能够进 一步降低振动和噪声。另外，优选(()3-90/(L Pn)、 (j)4 = 180/(L Pn)。另 外，非磁性体31、 33也可以分别具有厚度彼此不同的3个以上的非磁性 体部。另外，如果把i、 j、 K或L适当设定为5或7，则在5次谐波分量 和7次谐波分量较大的情况下(例如电枢利用集中绕组构成的情况下) 效果特别好。第3实施方式通过叙述与第2实施方式的不同之处，说明本发明的第3实施方式 的励磁系统。图10表示本励磁系统的仰视图中相当于一个永久磁铁20的部分。另外，图10所示的励磁系统的周向上、非磁性体ll、 13所在的位置处的示意剖视图与图3大致相同。非磁性体部lla、 llb在径向的自身的长度(以下简称为长度)彼此 不同。具体地讲，非磁性体部lib的长度比非磁性体部lla的长度短。另 外，非磁性体部lla、 llb的厚度彼此相同。非磁性体部13a、 13b的长度彼此不同。具体地讲，非磁性体部13b 的长度比非磁性体部13a的长度短。另外，非磁性体部13a、 13b的厚度 与磁性体IO相同。换言之，非磁性体部13a、 13b在旋转轴方向上贯穿 磁性板1 。与第2实施方式相同，磁性板3具有与磁性板1相同的形状，把非 磁性体部lla、 llb、 13a、 13b设置在满足关系式(1) (2) (5) (6) (7)的位置。由此，能够降低产生于电枢中的感应电压的i次谐波分量和j次 谐波分量。另外，在非磁性体部31a、 31b、 33a、 33b相对磁性板3的相对位置 和非磁性体部lla、 llb、 13a、 13b相对磁性板1的相对位置不同的情况 下，把非磁性体部31a、 31b、 33a、 33b设置在满足关系式(3) (4) (8) (9) (10)的位置处。由此，能够降低产生于电枢中的感应电压的i次谐 波分量、j次谐波分量、K次谐波分量和L次谐波分量。另外，非磁性体ll、 13、 31、 33也可以分别具有4个以上的非磁性 体部，从第2实施方式的观点考虑，这些非磁性体在旋转轴方向的厚度 或在径向的长度也可以彼此不同。第4实施方式说明本发明的第4实施方式。图II是将本励磁系统沿旋转轴P分解 表示的示意立体图。本励磁系统具有磁性板1、永久磁铁20和磁性板4。磁性板1是在第1 第3实施方式的任一方式中叙述的磁性板1。在 图11中示出了不具有在第2实施方式中叙述的磁性板1中的磁性体14、 15的磁性板。即，对于每个永久磁铁20，磁性板l在周向上被分离。磁性板4具有以旋转轴P为中心并包含呈环状的周缘的平板形状。并且，磁性板4具有充足的厚度，以便发挥作为所谓背轭铁(backyoke) 的作用。另外，本励磁系统能够在旋转轴方向上在磁性板1侧隔开预定的间 隙配置电枢，并与该电枢一起构成旋转电机。在该情况下，也能够降低 产生于电枢中的感应电压的i次谐波分量和j次谐波分量。另外，由于磁 性板1对于每个永久磁铁20在周向上被分离，所以还能够降低永久磁铁 20的漏磁通。以上具体说明了本发明，但上述的说明只是全部方面中的示例而已， 本发明不限于此。应该理解为在不脱离本发明的范围的情况下，能够容 易得到未例示的无数变形例。
权利要求
1.一种励磁系统(1)，其具有多个永久磁铁(20)，其在预定的轴(P)的周围配置成环状；第1磁性体(10)，其在与所述轴平行的第1方向上与一个所述永久磁铁的磁极面接触；第1非磁性体(11)，其在以所述轴为中心的周向即第2方向上与所述第1磁性体(10)相邻，并在所述第1方向上与所述永久磁铁(20)的一部分重叠；第2磁性体(12)，其在所述第2方向上所述第1磁性体(10)的相反侧与所述第1非磁性体(11)相邻；和第2非磁性体(13)，其在所述第2方向上所述第1非磁性体(11)的相反侧与所述第2磁性体(12)相邻，在把所述永久磁铁在所述轴(P)的周围呈现的磁极对的数量设为Pn、把3以上的整数设为i时，第1夹角θ1和第2夹角θ2为0＜θ1＜180/(i·Pn)且180/(i·Pn)≤θ2≤180·2/(i·Pn)，其中，所述第1夹角θ1是在所述第2方向上所述第2磁性体(12)与所述第2非磁性体(13)之间的边界(131)以所述轴(P)为中心相对基准轴(Q)形成的夹角，所述基准轴(Q)通过在所述第2非磁性体(13)侧与所述一个所述永久磁铁相邻的所述永久磁铁、和所述一个所述永久磁铁之间的中点，而且与以所述轴(P)为中心的径向平行，所述第2夹角θ2是在所述第2方向上所述第1磁性体(10)与所述第1非磁性体(11)之间的边界(111)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角。
2. 根据权利要求1所述的励磁系统，其中，所述第l磁性体(10) 的一部分介于所述永久磁铁(20)和所述第l非磁性体(11)之间。
3. 根据权利要求1或2所述的励磁系统，其中，该励磁系统还具有 第3磁性体(14、 34)，该第3磁性体(14、 34)在所述第2方向上位于 所述一个所述永久磁铁和与所述一个永久磁铁相邻的所述永久磁铁之 间，并沿所述第l方向延伸。
4. 根据权利要求1或2所述的励磁系统，其中，该励磁系统还具有 第4磁性体(15)，该第4磁性体(15)在以所述轴(P)为中心的径向 即第3方向上所述第1非磁性体(11)的至少与所述轴(P)相反的一端 侧，连接所述第l磁性体(10)以及所述第2磁性体(12)。
5. 根据权利要求4所述的励磁系统，其中，所述第4磁性体(15) 在所述第3方向上越过所述第2非磁性体(13)沿所述第2方向延伸。
6. 根据权利要求i或2所述的励磁系统，其中，所述第i夹角ei是ei=90/(i Pn)，所述第2夹角e2是62二180/(i Pn)。
7. 根据权利要求1或2所述的励磁系统，其中，i是5或7。
8. 根据权利要求1或2所述的励磁系统，其中，所述第1非磁性体(11)具有第1非磁性体部(lla)和第2非磁性 体部(llb)，所述第2非磁性体部(1 lb)在所述第2方向上在所述第1磁性体(10) 侧与所述第1非磁性体部(lla)相邻，所述第2非磁性体部(lib)在与 所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身长度与所述第1非磁 性体部(lla)不同，所述第2非磁性体(13)具有所述第3非磁性体部(13a)和第4非 磁性体部(13b)，所述第4非磁性体部(13b)在所述第2方向上在所述第1磁性体(IO) 侧与所述第3非磁性体部(13a)相邻，所述第4非磁性体部(13b)在 与所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身长度与所述第3非 磁性体部(13a)不同，在把3以上的整数设为j时，其中j是与i不同的值，第3夹角63和 第4夹角64为0<e3<180/(j Pn)且180/(j Pn)S04S180 2/(j Pn)且e3<ei<e4<e2，其中，所述第3夹角e3是在所述第2方向上所述第3非磁性体部(13a)与所述第4非磁性体部(13b)之间的边界(131b)以 所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角，所述第4夹角e4 是在所述第2方向上所述第1非磁性体部(11a)与所述第2非磁性体部 (lib)之间的边界(111b)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角。
9. 根据权利要求8所述的励磁系统，其中，所述第3夹角03是63 =90/(j Pn)，所述第4夹角e4是94=180/(] Pn)。
10. 根据权利要求8所述的励磁系统，其中，j是5或7。
11. 根据权利要求1或2所述的励磁系统，其中，该励磁系统还具有 第5磁性体(30)，其在所述第1方向上在所述第1磁性体(10)的相反侧与所述永久磁铁(20)接触；第3非磁性体(31)，其在所述第2方向上与所述第5磁性体(30) 相邻，并在所述第1方向上与所述永久磁铁(20)的一部分重叠；第6磁性体(32)，其在所述第2方向上在所述第5磁性体(30)的 相反侧与所述第3非磁性体(31)相邻；和第4非磁性体(33)，其在所述第2方向上在所述第3非磁性体(31) 的相反侧与所述第6磁性体(32)相邻，在把3以上的整数设为K时，第5夹角(()l和第6夹角(|)2为 0 t)l<180/(K Pn)且180/(K Pn)^())2^ 180 2/(K Pn)，其中，所述第5 夹角小l是在所述第2方向上所述第6磁性体(32)与所述第4非磁性体 (33)之间的边界(331)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形 成的夹角，所述第6夹角命2是在所述第2方向上所述第5磁性体(30) 与所述第3非磁性体(31)之间的边界(311)以所述轴(P)为中心相 对所述基准轴(Q)形成的夹角。
12. 根据权利要求11所述的励磁系统，其中，所述第5磁性体(30) 的一部分介于所述永久磁铁(20)和所述第3非磁性体(31)之间。
13. 根据权利要求11所述的励磁系统，其中，该励磁系统还具有第 7磁性体(35)，该第7磁性体(35)在所述第3方向上所述第3非磁性 体(31)的至少与所述轴(P)相反的一端侧，连接所述第5磁性体(30) 以及所述第6磁性体(32)。
14. 根据权利要求13所述的励磁系统，其中，所述第7磁性体(35) 在所述第3方向上越过所述第4非磁性体(33)沿所述第2方向延伸。
15. 根据权利要求11所述的励磁系统，其中，所述第5夹角(H是小l=90/(K Pn)，所述第6夹角(j)2是小2二180/(K Pn)。
16. 根据权利要求ll所述的励磁系统，其中，K是5或7。
17. 根据权利要求ll所述的励磁系统，其中，所述第3非磁性体(31)具有第5非磁性体部(31a)和第6非磁性 体部(31b),所述第6非磁性体部(31b)在所述第2方向上在所述第5磁性体(30) 侧与所述第5非磁性体部Gla)相邻，所述第6非磁性体部(31b)在 与所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身长度与所述第5非 磁性体部(31a)不同，所述第4非磁性体(33)具有第7非磁性体部G3a)和第8非磁性 体部(33b)，所述第8非磁性体部(33b)在所述第2方向上在所述第5 磁性体(30)侧与所述第7非磁性体部(33a)相邻，所述第8非磁性体 部(33b)在与所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身长度与 所述第7非磁性体部(33a)不同，在把3以上的整数设为L时，其中L是与K不同的值，第7夹角小3 和第8夹角小4为0 ))3<180/(L Pn)且180/(L Pn)^"^ 180 2/(L Pn) 且(|)3<(|)1<(1)4<小2，其中，所述第7夹角(J)3是在所述第2方向上所述第7 非磁性体部(33a)与所述第8非磁性体部(33b)之间的边界(331b) 以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q)形成的夹角，所述第8夹角 小4是在所述第2方向上所述第5非磁性体部(31a)与所述第6非磁性体 部(31b)之间的边界(311b)以所述轴(P)为中心相对所述基准轴(Q) 形成的夹角。
18. 根据权利要求17所述的励磁系统，其中，所述第7夹角(|)3是(|)3 =90/(L Pn)，所述第8夹角(|)4是(|)4= 180/(L Pn)。
19. 根据权利要求17所述的励磁系统，其中，L是5或7。
20. 根据权利要求1或2所述的励磁系统，其中，所述第1磁性体 (10)和所述第2磁性体(12)由压粉铁心构成。
全文摘要
本发明提供一种降低磁通密度的高次谐波分量的励磁系统。永久磁铁(20)在与旋转轴(P)平行的方向与第1磁性板(1、3)邻接。第1磁性板(1)具有第1和第2磁性体(10、12)以及第1和第2非磁性体(11、13)。第1磁性体(10)包括极中心在内在旋转轴方向与一个永久磁铁邻接。第1磁性体(10)、第1非磁性体(11)、第2磁性体(12)、第2非磁性体(13)按照该顺序沿以极中心为起始点以旋转轴为中心的周向配置。在把极对数设为Pn、把3以上的奇数设为i时，极中心侧的第2非磁性体(13)的端部(131)相对极间形成的夹角θ1为0＜θ1＜180/(i·Pn)，极中心侧的第1非磁性体(11)的端部(111)相对极间形成的夹角θ2为180/(i·Pn)≤θ2≤180·2/(i·Pn)。
文档编号H02K1/22GK101622772SQ200880007169
公开日2010年1月6日 申请日期2008年4月8日 优先权日2007年4月18日
发明者浅野能成, 青田桂治 申请人:大金工业株式会社