专利名称：高效率发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有包含永久磁铁的转子和包含定子线圈的定子的高效率发电机，特别是涉及定子构造的改良。
背景技术：
先前以来，已知有一种具有固定于输入轴的转子、以及相对于该转子隔开间隔而配置的定子的发电机。在发电机为使用永久磁铁的永久磁铁型发电机的情况下，转子具有永久磁铁，该永久磁铁以在该转子的圆周方向上N极与S极交替排列的方式等间隔地配置。另一方面，定子具有凸齿(teeth)和定子线圈，该凸齿以与转子的永久磁铁相对向的方式突出而形成，该定子线圈卷绕于该凸齿上。在这样构成的发电机中，通过在由转子旋转产生的旋转磁场与定子线圈之间起作用的电磁感应作用，在定子线圈上诱发电压而产生电流流动，从而进行发电。在由发电机发电的电力为三相交流的情况下，一般定子线圈的数量为:3m(m为正整数)个，定子线圈等间隔地配置成在圆周方向上以例如U、v、w相的顺序排列。而且，定子线圈配置成在各相产生的电动势的大小相同，并且可取得分别具有120°相位差的三相交流，即对称三相交流电。通过像上述那样等间隔地配置于圆周方向，因此，以下将降低对于在圆周方向上移动的永久磁铁的反作用力，即降低反转矩不均勻的定子线圈的配置构造简称为定子线圈的均等负载配置构造。并且，以下将可进行对称三相交流电发电的定子线圈的配置构造简称为定子线圈的均等相配置构造。在下述专利文献1中，记载了一种具有转子的旋转电机，该转子构成为在圆周方向上以等间隔形成多个向轴向延伸的孔，并将永久磁铁分别配置于这些孔内。此外，在下述专利文献2中，公开了一种三相交流发电机，该三相发电机具有在内周上配置有永久磁铁的圆筒状的转子、以及在该转子的内周上隔开间隔而设置的定子。定子具有设置成向径向外侧突出的凸齿、以及卷绕于该凸齿的定子线圈。在该发电机中，通过由转子的旋转产生的永久磁铁与定子线圈的电磁感应作用，从而进行发电。此外，在下述专利文献3中，记载了一种永久磁铁型的交流发电机，该交流发电机具有沿圆周方向在圆筒状的内周面上配置有永久磁铁的外转子、以及内装于该转子并且在突出于圆周方向而设置的凸齿上卷绕有定子线圈的定子。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1 日本特开2000-2^838号公报专利文献2 日本特开2004-166381号公报专利文献3 日本特开2009-148020号公报
实用新型内容[0015](实用新型所要解决的问题)如上所述，在现有技术的三相交流发电机中，定子线圈为均等负载配置构造以及均等相配置构造。根据这种构成，进行对称三相交流电发电，能够满足发电机的输出规格特性。但是，在这种构成中，由于对于各个永久磁铁的反转矩在各相中均等地被相加而增加， 因此，转子不能得到预期的转速，其结果，存在不能得到预期的输出的问题。本实用新型的目的在于提供一种高效率发电机，其构造简单，并且在实现高输出的同时，能够实现小型化和节省材料。(用于解决技术问题的技术方案)本实用新型的高效率发电机的特征为包括转子，固定于输入轴，在圆周方向上具有多个永久磁铁；定子，相对于转子以规定的间隔相对，具有卷绕于在该相对的方向突出的凸齿上的定子线圈；定子线圈构成为不均等相配置。并且，优选的是，所述凸齿等间隔地设置于定子的圆周方向，卷绕于各个凸齿上的定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别连接于输出侧。并且，优选的是，所述凸齿等间隔地设置于定子的圆周方向，卷绕于凸齿上的定子线圈的数量少于凸齿的数量，这些定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别连接于输出侧。并且，优选的是，高效率发电机构成为包括转子，固定于输入轴，在圆周方向上具有多个永久磁铁；定子，相对于转子以规定的间隔相对，具有分别卷绕于在该相对的方向突出的多个凸齿上的定子线圈；定子线圈构成为不均等负载配置。并且，优选的是，所述定子线圈配置成在定子的圆周方向上偏置。并且，优选的是，绕在某一个凸齿上的定子线圈的线径与绕在其他凸齿上的定子线圈的线径不同或者相同。并且，优选的是，绕在某一个凸齿上的定子线圈的线圈数量与绕在其他凸齿上的定子线圈的线圈数量不同。并且，优选的是，某一个永久磁铁的磁力与其他永久磁铁的磁力不同。本实用新型中使用的术语定子的“不均等相配置”是指三相交流电发电的定子或者定子线圈的非对称配置，它与现有技术中定子的均等相配置不同。换言之，一般现有技术中定子的配置是对称的。(实用新型的效果)根据本实用新型的高效率发电机，为简单构造，在实现高输出的同时，能够实现小型化和节省材料。
图1为表示本实施方式涉及的高效率发电机的定子的构成的视图。图2为表示与图1的定子对应的转子的构成的视图。图3为表示输出电路的视图。图4为表示另外的实施方式涉及的高效率发电机的定子的构成的视图。图5为表示另外的实施方式涉及的高效率发电机的定子的构成的视图。图6为表示与图5的定子对应的转子的构成的视图。[0036]图7为表示另外的实施方式涉及的高效率发电机的定子的构成的视图。符号说明10、30、32、38 高效率发电机12,34 转子14,36,40 定子16输入轴[0042]18永久磁铁[0043]20磁轭[0044]22凸齿[0045]24槽[0046]26定子线圈[0047]28整流器。
具体实施方式
下面，使用附图对本实用新型涉及的高效率发电机的实施方式进行说明。图1为表示本实施方式涉及的高效率发电机的定子的构成的视图。图2为表示与图1的定子对应的转子的构成的视图。本实施方式涉及的高效率发电机(下面简称为“发电机” )10为三相交流发电机。 发电机10具有转子12和定子14。转子12隔开间隔可旋转地配置于定子14的内周。转子12为与输入轴16同心的圆筒状的磁性体，例如，将电磁钢板沿轴向层压而构成。转子12可同步旋转地固定于输入轴16。如图2所示，在转子12上，沿圆周方向配置有 16个永久磁铁18。具体地说，永久磁铁18以在转子12的圆周方向上N极与S极交替排列的方式等间隔地配置16个。并且，永久磁铁18的数量为一示例，永久磁铁18的数量可以设为2η (η为正整数)个。并且，在本实施方式中，各个永久磁铁18沿轴向分别配置于转子12的外周面。但是，并不限定于该构成，各个永久磁铁18也可以配置成分别埋入沿轴向延伸而形成于转子 12的孔内。此外，在本实施方式中，对将电磁钢板层压而构成转子12的情况进行了说明，但是，并不限定于该构成，转子12也可以由压粉磁芯而成形。定子14隔开微小间隙而配置于转子12的周围。定子14为与输入轴16同心的圆筒形状的磁性体，例如，将电磁钢板沿轴方向层压而形成。具体地说，通过冲压机冲压薄板状的电磁钢板，将冲压后的电磁钢板沿轴向以规定张数进行层压，并施行加压铆接等处理使层压后的多张电磁钢板结合，从而形成定子14。并且，在本实施方式中，对将电磁钢板层压而构成定子14的情况进行了说明，但是，并不限定于该构成，定子14也可以由压粉磁芯而成形。定子14具有环状的磁轭20、以及从该磁轭20的内周向径向内侧突出并隔开规定的间隔而配置于圆周方向的凸齿22。如图1所示，本实施方式的凸齿22在圆周方向上配置 24个。并且，凸齿22的数量为一示例。在相互邻接的凸齿22之间，形成作为槽状的空间的槽24。通过将导线一边穿过槽 24 一边缠绕于凸齿22上，从而形成定子线圈26 (图3所示)。[0056]在这样构成的发电机10中，通过在由转子12旋转产生的旋转磁场与定子线圈沈之间起作用的电磁感应作用，在定子线圈26上诱发电压而产生电流流动，从而进行发电。本实施方式的发电机10的特征为，定子线圈沈构成为不均等相配置。所谓不均等相配置为进行非对称三相交流电发电的定子线圈26的配置，为与现有技术中所述的均等相配置不同的构成。采用这种定子线圈沈的不均等相配置的发电机10与均等相配置的发电机相比较，由于抑制对于旋转的转子12的反作用，即抑制对于各个永久磁铁18的反转矩的增加，因此转子12的转速增加，能够实现高输出。下面，对定子线圈沈的不均等相配置的具体的构成进行说明。在图1中，对于卷绕有U相的定子线圈沈的凸齿22，地址沿右旋转顺次被附加从 Ul到U8，同样，对于卷绕有V相的定子线圈沈的凸齿22，地址被附加从Vl到V6，此外，对于卷绕有W相的定子线圈沈的凸齿22，地址被附加从Wl到W5。并且，在图1所示的定子的14中，定子线圈沈的未附加地址的凸齿22有5个。在U相的定子线圈沈中，线圈U1-U6以及U7-U8间隔开二相份(二个)凸齿22 而卷绕于凸齿22上，线圈TO-U7间隔开三相份凸齿22而卷绕于凸齿22上，线圈U8-U1间隔开一相份凸齿22而卷绕于凸齿22上。在V相定子线圈沈中，线圈V1-V2、V3-V4以及 V5-V6间隔开二相份凸齿22，线圈V2-V3间隔开五相份凸齿22，线圈V4-V5间隔开六相份凸齿22，并且，线圈V6-V1间隔开一相份凸齿22，分别卷绕于凸齿22上。此外，在W相定子线圈26中，线圈W1-W2以及W3-W4间隔开二相份凸齿22，线圈W2-W3间隔开五相份凸齿22， 线圈W4-W5间隔开六相份凸齿22，并且，线圈W5-W1间隔开四相份凸齿22，分别卷绕于凸齿 22上。在现有技术例的发电机中，各相的定子线圈配置成间隔开二相份凸齿而缠绕于凸齿上，并且各相之间的相位差为120°而均等配置。但是，在本实用新型的发电机10中，如上所述，定子线圈26配置成各相之间的相位差不是均等为120°，至少一部分不均等。根据这样的构成，能够实现定子线圈26的不均等相配置。此外，如图1所示，卷绕于凸齿22上的定子线圈沈的数量为19个，少于凸齿22 的数量M个。并且，这些定子线圈沈配置成各相之间的相位差不均等。这样的构成，也能够实现定子线圈26的不均等相配置。这种在圆周方向上未等间隔配置定子线圈沈的构造对应于后述的不均等负载配置。这样，在本实用新型中，能够将定子线圈26的不均等相配置与不均等负载配置组合。在本实施方式中，对定子线圈沈的数量为19个的情况进行了说明，但是，本实用新型并不限定该定子线圈26的数量为19个。定子线圈沈的数量也可以少于19个，也可以对所有的凸齿22进行卷绕为M个。无论哪一种构成，通过将设置于凸齿22上的定子线圈26与输出侧连接成各相之间的相位差不均等，或者形成一部分定子线圈沈与输出侧不连接，从而能够实现定子线圈26的不均等相配置。下面，使用图3对发电机10的输出电路进行说明。如图3所示，本实用新型的发电机10的输出电路构成为，各相的定子线圈沈例如线圈U1、U2、U3…U8的各输出端子，分别连接于与其对应的整流电路观，在这些整流电路观的输出侧中，并列连接同相的定子线圈26的输出。根据这种输出电路，与现有技术的输出电路中将整流电路分别连接于Y接线或者△接线的三个端子的情况相比较，能够实现各相的输出电流增大。另一方面，在该输出电路中，与现有技术的输出电路比较，各相的输出电压降低。但是，如上所述，通过定子线圈26的不均等相配置，与现有技术例相比较，由于转子12的转速增加，所以实现了每个定子线圈26的高电压化。因此，根据本实施方式的发电机10和其输出电路的构成，与现有技术例相比较，能够可靠地获得高输出，特别是在将输出电力直接向二次电池等充电器充电时是有用的。此外，在将利用发电机10发电的电力向充电器充电时，各定子线圈26的输出端子分别连接于与其对应的整流器28，在其输出侧中，优选构成为定子线圈26的输出并列连接，即单相输出方式。在本实施方式中，对发电机10为转子12配置于定子14的内侧的内旋式发电机的情况进行了说明，但是，本实用新型并不限定于该构成，也可以为转子配置于定子外侧的外旋式发电机。下面，使用图4对另外的实施方式的发电机30进行说明。图4为表示另外的实施方式涉及的高效率发电机的定子的构成的视图。并且，对与上述实施方式相同的构成要素附加相同的符号，并省略详细说明。此外，与本实施方式的定子相对应的转子的构成为与图 2相同。本实施方式的发电机30的特征为，定子线圈26构成为不均等负载配置。所谓不均等负载配置为产生对于在圆周方向上移动的永久磁铁的反作用力，即产生反转矩不均勻的定子线圈26的配置，为与现有技术中所述的均等负载配置不同的构成。采用这种定子线圈26的不均等负载配置的发电机30与均等负载配置的发电机相比较，由于抑制对于旋转的转子12的反作用，即，抑制对于各个永久磁铁18的反转矩的增加，因此，转子12的转速增加，能够实现高输出。下面，对定子线圈26的不均等负载配置的具体的构成进行说明。本实施方式的定子线圈26配置成在定子14的圆周方向中偏置。所谓在圆周方向偏置是指偏向圆周方向中的指定区域。如图4所示，凸齿22从输入轴16的中心偏置于由规定角度(例如120° )包围的扇形区域，而配置9个。并且，图4中未示出，定子线圈26分别卷绕于各个凸齿22上。这样，定子线圈26偏向圆周方向的指定区域而配置。并且，凸齿22以及定子线圈26的数量为9个是一示例，本实用新型并不限定于该数量。此外，在本实施方式中，对凸齿22偏置形成的情况进行了说明，但是，本实用新型并不限定于该构成， 也可以是凸齿22以等间隔形成于圆周方向，定子线圈26以在圆周方向中偏置的方式卷绕于这些凸齿22的一部分上。本实施方式中的定子线圈26的相可任意设定。即，通过将输出电路分别连接于各个定子线圈26的独立(单相)输出方式，能够取得输出电力。或者，通过定子线圈26以在圆周方向上以U、V、W相的顺序排列的方式等间隔地配置，即均等相配置，并且将输出电路分别连接于各相的三相交流输出方式，也能够取得输出电力。或者，通过定子线圈26以在圆周方向上以不同顺序排列U、V、W相的方式配置，并且将输出电路分别连接于各相的三相交流输出方式，也能够取得输出电力。由于在每个定子线圈26上设有输出端子，并且仅通过改变该输出端子的连接方法就可任意设定定子线圈26的相，因此，在提高定子14的设计自由度的同时，输出电力的调整也变得容易。这样，在本实施方式中，凸齿22以及与其对应的定子线圈26以在定子14的圆周方向偏置的方式配置。在现有技术例的发电机中，等间隔地配置于圆周方向的定子线圈配置成对于在圆周方向上移动的各个永久磁铁受到规定的反转矩，即等间隔地加载负载。但是，在本实用新型的发电机30中，由于定子线圈沈以在圆周方向偏置的方式配置，因此，各个永久磁铁在圆周方向上移动时所受到的负载不是均等的，成为不均等。这样，通过定子线圈沈在圆周方向的偏置，能够实现定子线圈26的不均等负载配置。在本实施方式中，对通过定子线圈沈的偏置，从而构成定子线圈沈的不均等负载配置的情况进行了说明，但是，本实用新型并不限定于该构成。只要圆周方向上的负载不均等，也可以构成为卷绕于某一个定子22上的定子线圈沈的线径与卷绕于其他定子22上的定子线圈沈的线径不同。此外，也可以构成为卷绕于某一个定子22上的定子线圈沈的线圈数与卷绕于其他定子22上的定子线圈沈的线圈数不同。或者，即使是将这些构成组合的构成，也能够实现定子线圈26的不均等负载配置。此外，通过构成为设置于转子12的某一个永久磁铁18的磁力与其他永久磁铁18的磁力不同，从而，这些永久磁铁在圆周方向移动时所受到的负载不是均等的，即，也能够形成不均等。返回图4，本实施方式的定子14的特征为，是与输入轴16偏心的圆筒形状。具体地说，定子14的外周的中心以及与输入轴16同心的内周的中心不同。这种定子14的构成在实现圆周方向上定子线圈26的偏置时特别有用，实现了定子14的小型化。通过该构成， 产生径向上定子14的长度变大的区域，在该区域中，能够在确保磁轭20的宽度的同时，形成径向较长的槽M和凸齿22。通过这样形成的槽M和凸齿22，与外径相同的现有技术的定子相比较，每个凸齿22上缠绕的导线的绕线数或者线径中的至少一者能够变大，能够实现定子线圈26的容量增大。此外，在本实施方式的定子14与现有技术例的定子具有相同外径的情况下，能够将现有技术例的以等间隔配置于圆周方向的定子线圈所使用的长度的导线全部缠绕于上述更大的凸齿22上。下面，使用表1至表3对本实施方式涉及的发电机30的输出特性进行说明。表1 表示本实用新型高效率发电机和现有技术例的输出特性的一示例
权利要求1.一种高效率发电机，其特征在于包括转子，固定于输入轴，在圆周方向上具有多个永久磁铁；定子，相对于转子以规定的间隔相对，具有卷绕于在该相对的方向突出的凸齿上的定子线圈；定子线圈构成为不均等相配置。
2.根据权利要求1所述的高效率发电机，其特征在于，所述凸齿等间隔地设置于定子的圆周方向，卷绕于各个凸齿上的定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别连接于输出侧。
3.根据权利要求2所述的高效率发电机，其特征在于，所述凸齿等间隔地设置于定子的圆周方向，卷绕于凸齿上的定子线圈的数量少于凸齿的数量，这些定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别连接于输出侧。
4.一种高效率发电机，其特征在于包括转子，固定于输入轴，在圆周方向上具有多个永久磁铁；定子，相对于转子以规定的间隔相对，具有分别卷绕于在该相对的方向突出的多个凸齿上的定子线圈；定子线圈构成为不均等负载配置。
5.根据权利要求4所述的高效率发电机，其特征在于，所述定子线圈配置成在定子的圆周方向上偏置。
6.根据权利要求4所述的高效率发电机，其特征在于，绕在某一个凸齿上的定子线圈的线径与绕在其他凸齿上的定子线圈的线径不同或者相同。
7.根据权利要求4所述的高效率发电机，其特征在于，绕在某一个凸齿上的定子线圈的线圈数量与绕在其他凸齿上的定子线圈的线圈数量不同。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的高效率电动机，其特征在于，某一个永久磁铁的磁力与其他永久磁铁的磁力不同。
专利摘要本实用新型提供一种高效率发电机，其构造简单且在实现高输出的同时，能实现小型化并节省材料，它包括转子(12)，固定于输入轴(16)，在圆周方向上具有多个永久磁铁(18)；定子(14)，相对于转子(12)以规定的间隔相对，具有卷绕于在该相对的方向突出的凸齿(22)上的定子线圈(26)。并且，定子线圈(26)构成为不均等相配置。
文档编号H02K1/27GK202127310SQ201120152559
公开日2012年1月25日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年2月8日
发明者*杨久庆 申请人:*杨久庆