专利名称：高效率发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括具有永久磁铁的转子(rotor)、以及具有定子线圈(statorcoil)的定子(stator)的高效率发电机,具体而言涉及定子的构造的改进。
背景技术：
先前以来，已知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。在发电机为采用永久磁铁的永久磁铁型的发电机的情况下，转子具有以N极与S极交替排列的方式等间隔地配置于该转子的圆周方向的永久磁铁。
另一方面，定子具有T型齿(teeth)、以及定子线圈，该T型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T型齿。在这样构成的发电机中，通过作用在以转子的旋转所产生的旋转磁场与定子线圈之间的电磁感应作用，在定子线圈上诱发电压而产生电流流动，从而进行发电。通过发电机发电的电力为3相交流的情况下，通常，定子线圈的数量为3m (m为正整数)个，且定子线圈以例如u、v、w相的顺序排列的方式等间隔地配置于圆周方向。并且，定子线圈配置成取出在各相产生的电动势大小相同、且分别具有120°相位差的3相交流，即对称3相交流的电力。以下，将如前述以等间隔地配置于圆周方向，从而降低对于向圆周方向移动的永久磁铁的反作用，即反向转矩(counter torque)的差量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。接着，以下，将能够发电对称3相交流的电力的定子线圈的配置构造，简称为定子线圈的均等相位配置构造。在下述专利文献I中，记载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，公开一种3相交流发电机，该3相交流发电机具有在内周配置有永久磁铁的圆筒状的转子、以及在该转子的内周隔开间隔设置的定子。定子具有T型齿、以及定子线圈，该T型齿以向径向外侧突出的方式设置，该定子线圈卷绕于该T型齿。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而进行发电。此外，在下述专利文献3中，记载一种永久磁铁式的交流发电机，该永久磁铁式的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(Outerrotor)、以及内装于该转子并且在突出于圆周方向而设置的T型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I :日本特开2000-228838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
发明内容
(发明要解决的问题)如上所述，在现有的3相交流发电机中，定子线圈为均等负载配置构造及均等相位配置构造。以这样的构成，通过使转子在1600、2000、3500或者4000rpm等的高速旋转域中旋转，发电对称3相交流的电力，能够满足发电机的输出规格特性。然而，当在如上所述的高速旋转域中使转子旋转时，当然由于发热增大，因此有使发电机损伤、或者减短寿命的可能性。因此，可想到通过仅使定子线圈数增加，并且使转子在IOOOrpm以下等的低速旋转域中旋转，以抑制如上所述的发热。然而，在现有的3相交流发电机的构成中，由于定子线圈的磁阻过大，并且相对于各永久磁铁的反向转矩在各相均等地加算而增加，因此存在转子不旋转，或者转子无法获得预期的转速，结果无法获得预期的输出的问题。 本发明的目的在于提供一种能够以简单的构造实现高输出化同时实现小型化与节省材料的高效率发电机。(解决技术问题的技术方案)本发明的高效率发电机的特征在于包括转子，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T型齿上的定子线圈；定子线圈构成为不均等相位配置。并且，优选的是，所述T型齿等间隔地设置于定子的圆周方向，卷绕于各T型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与输出侧接线。并且，优选的是，所述T型齿等间隔地设置于定子的圆周方向，卷绕于T型齿上的定子线圈的数量少于T型齿的数量，这些定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别与输出侧接线。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T型齿上的定子线圈；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，绕在某个T型齿上的定子线圈的线径与绕在其他T型齿上的定子线圈的线径不同。并且，优选的是，绕在某个T型齿上的定子线圈的线圈数与绕在其他T型齿上的定子线圈的线圈数不同。并且，优选的是，某个永久磁铁的磁力与其他永久磁铁的磁力不同。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，具有在该相对的方向突出的T型齿；τ型齿等间隔地设置于定子的圆周方向；卷绕于T型齿的定子线圈被构成为，其数量少于T型齿的数量，并且为不均等相位配置。并且，优选的是，所述定子线圈对于邻接的多个T型齿卷绕。并且，优选的是，这些定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别与输出侧接线。
(发明的效果)根据本发明的高效率发电机，能够以简单的构造实现高输出化、并且实现小型化与节省材料。
图I为显示本发明实施方式的高效率发电机的定子的构成的图。图2为显示与图I的定子相对应的转子的构成的图。图3为显示输出电路的图。图4为显示另一实施方式的高效率发电机的定子的构成的图。图5为显示本发明的高效率发电机与现有例子的输出特性的一例的图。图6为显不本发明的闻效率发电机与现有例子的输出特性的一例的图。图7为显示本发明的高效率发电机与现有例子的输出特性的一例的图。图8为显示另一实施方式的高效率发电机的定子的构成的图。图9为显示与图8的定子相对应的转子的构成的图。图10为显示另一实施方式的高效率发电机的定子的构成的图。图11为显示本发明的高效率发电机与现有例子的输出特性的一例的图。图12为显示本发明的高效率发电机与现有例子的输出特性的一例的图。图13为显示本发明的高效率发电机与现有例子的输出特性的一例的图。图14为显示另一实施方式的高效率发电机的定子线圈的配置的图。图15为显示另一实施方式的高效率发电机的定子线圈的配置的图。图16为显示另一方式的输出电路的图。图17为显示另一方式的输出电路的图。图18为显示另一实施方式的高效率发电机的定子线圈的配置的图。图19为显示另一实施方式的高效率发电机的定子线圈的配置的图。图20为显示对应于图I的定子的另一方式的转子的构成的图。图21为显示对应于图I的定子的另一方式的转子的构成的图。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18永久磁铁20 磁轭22 T 型齿24 线槽26定子线圈28整流器。
具体实施方式
以下，参照
本发明的高效率发电机的实施方式。图I为显示本实施方式的高效率发电机的定子的构 成的图。图2为显示与图I的定子相对应的转子的构成的图。本实施方式的高效率发电机(以下简称“发电机”)10为3相交流发电机。发电机10具有转子12、以及定子14。转子12以可旋转的方式隔开间隔地配置于定子14的内周。转子12为与输入轴16同心的圆筒状的磁性体，例如向轴向层叠电磁钢板而构成。转子12固定成能够与输入轴16同步旋转。如图2所示，在转子12中向圆周方向配置16个永久磁铁18。具体而言，永久磁铁18以N极与S极交替排列的方式等间隔地配置16个于转子12的圆周方向。另外，永久磁铁18的数量为一例，永久磁铁18的数量可设为2n(n为正整数)个。另外，在本实施方式中，各永久磁铁18沿着轴向而分别配置于转子12的外周面。但是，并不限定于该构成，各永久磁铁18也可以分别埋设在向轴向延伸而形成于转子12的孔内。此外，在本实施方式中，虽然对转子12层叠电磁钢板而构成的情形进行说明，但是并不限定于该构成，转子12也可为由铁粉芯所成形。定子14与转子12的周围隔开微小间隙而配置。定子14为与输入轴16同心的圆筒形状的磁性体，例如向轴向层叠电磁钢板而形成。具体而言，定子14以冲床(press)冲裁薄板状的电磁钢板，而向轴向层叠规定张数的冲裁后的电磁钢板，再施以加压敛缝(caulking)等处理结合层叠的多张电磁钢板所成形。另外，在本实施方式中，虽然对定子14层叠电磁钢板而构成的情形进行说明，但是并不限定于该构成，定子14也可为由铁粉芯所成形。定子14具有环状的磁轭(yoke)20、以及T型齿22，该T型齿22从该磁轭20的内周朝向径向内侧突出，并且隔开规定的间隔而配置于圆周方向。如图I所示，本实施方式的T型齿22配置24个于圆周方向。另外，T型齿22的数量为一例。在相互邻接的T型齿22之间，形成作为槽状空间的线槽(slot) 24。通过将导线一边通过线槽24 —边缠绕于T型齿22，从而形成定子线圈26 (如图3所示)。在这样构成的发电机10中，通过作用在以转子12的旋转所产生的旋转磁场与定子线圈26之间的电磁感应作用，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26构成为不均等相位配置。不均等相位配置指的是如发电为非对称3相交流的电力的定子线圈26的配置，为与现有技术所述的均等相位配置不同的构成。采用这样的定子线圈26的不均等相位配置的发电机10，由于相比于均等相位配置，可抑制对于旋转的转子12的反作用，即抑制对于各永久磁铁18的反向转矩的增加，因此能够使转子12的转速增加而实现高输出化。以下，针对定子线圈26的不均等相位配置的具体构成进行说明。在图I中，对于卷绕有U相的定子线圈26的T型齿22，顺时针地依序标示自Ul至U8为止的地址(address)，同样地，对于卷绕有V相的定子线圈26的T型齿22，标示自Vl至V6为止的地址，此外，对于卷绕有W相的定子线圈26的T型齿22，标示自Wl至W5为止的地址。另外，在如图I所示的定子14中，有5个无标示定子线圈26的地址的T型齿22。在U相的定子线圈26中，线圈Ul至U6以及U7至U8分隔2相份的T型齿22而卷绕于T型齿22，线圈U6至U7分隔3相份的T型齿22而卷绕于T型齿22，而线圈U8至Ul分隔I相份的T型齿22而卷绕于T型齿22。在V相的定子线圈26中，线圈Vl至V2、V3至V4以及V5至V6分隔2相份的T型齿22，线圈V2至V3分隔5相份的T型齿22，线圈V4至V5分隔6相份的T型齿22，然后V6至Vl分隔I相份的T型齿22而分别卷绕于T型齿22。此外，在W相的定子线圈26中，线圈Wl至W2以及W3至W4分隔2相份的T型齿22，线圈W2至W3分隔5相份的T型齿22，线圈W4至W5分隔6相份的T型齿22，然后线圈W5至Wl分隔4相份的T型齿22而分别卷绕于T型齿22。在现有例子的发电机中，各相的定子线圈分隔2相份的T型齿而卷绕于T型齿，使在各相之间的相位差以120°均等地方式配置。但是，在本发明的发电机10中，定子线圈26并非如上述地在各相之间的相位差分别为120°的均等，而是至少一部分以不均等方式配置。通过这样的构成，能够实现定子线圈26的不均等相位配置。此外，如图I所示，19个卷绕在T型齿22的定子线圈26的数量，少于24个T型齿22的数量。然后，这些定子线圈26以在各相之间的相位差不均等的方式配置。即使通过这样的构成，也能够实现定子线圈26的不均等相位配置。这样的不等间隔地配置定子线 圈26在圆周方向的构造，对应于后述的不均等负载配置。在本发明，也能够如前述将定子线圈26的不均等相位配置与不均等负载配置予以结合。在本实施方式中，虽然对定子线圈26的数量为19个的情形进行说明，但是本发明不限定该定子线圈26的数量为19个。定子线圈26也可以少于19个，也可以为对全部T型齿22卷绕24个。以上任一种构成，均能够以使在各相之间的相位差不均等的方式将设置于T型齿22的定子线圈26与输出侧接线，或者以将部分的定子线圈26与输出侧不接线的方式，实现定子线圈26的不均等相位配置。接着，使用图3针对发电机10的输出电路进行说明。本发明的发电机10的输出电路，如图3所示，分别连接各相的定子线圈26例如Ul、U2、U3…U8的各输出端子以及与这些输出端子对应的整流电路28，并且在这些整流电路28的输出侧，以并联连接同相的定子线圈26的输出的方式构成。通过如这样的输出电路，相比于在Y接线或者Λ接线的3个端子分别连接整流电路的现有的输出电路，可实现增大各相的输出电流。另一方面，在该输出电路中，相比于现有的输出电路，降低各相的输出电压。但是，通过如上所述的定子线圈26的不均等相位配置，相比于现有例，增加转子12的转速，因此可实现每个定子线圈26的高电压化。因此，根据本实施方式的发电机10与其输出电路的构成，相比于现有例子，能够确实地获得高输出，尤其有益于直接将输出电力向二次电池等的充电器进行充电时。此外，在将通过发电机10发电的电力向充电器进行充电时，分别连接各定子线圈26的输出端子、以及与输出端子对应的整流器28，并且在这些输出侧，以并联连接定子线圈26的输出的方式构成，即通过单相输出方式构成为佳。在本实施方式中，针对发电机10为转子12配置于定子14的内侧的内转式发电机的情形进行说明，但是本发明不限定于该构成，也可以为转子配置于定子外侧的外转式发电机。接着，使用图4针对另一实施方式的发电机30进行说明。图4显示另一实施方式的高效率发电机的定子的构成的图。另外，对与上述实施方式相同的构成要素标示相同的符号。此外，与该实施方式的定子对应的转子的构成与图2同样。该实施方式的发电机30的特征为，定子线圈26构成为不均等负载配置。不均等负载配置指的是产生对于在圆周方向移动的永久磁铁的反作用，即反向转矩的差量的定子线圈26的配置，为与现有技术所述的均等负载配置不同的构成。采用这样的定子线圈26的不均等负载配置的发电机30，由于相比于均等负载配置，能够抑制对于旋转的转子12的反作用，即抑制对于各永久磁铁18的反向转矩的增加，因此能够使转子12的转速增加而实现高输出化。以下，针对定子线圈26的不均等负载配置的具体构成进行说明。该实施方式的定子线圈26以偏置的方式配置在定子14的圆周方向中。在圆周方向偏置指的是偏向在圆周方向的规定 的区域。如图4所示，T型齿22从输入轴16的中心偏置于由规定的角度(例如120° )所围起的扇形的区域而配置9个。接着，在各T型齿22上分别卷绕未显示于图4的定子线圈26。这样，定子线圈26偏向圆周方向的规定的区域而配置。另外，9个T型齿22以及定子线圈26的数量为一例，本发明不限定于该数量。此外，在本实施方式中，虽然对偏置化形成T型齿22的情形进行说明，但是本发明不限定于该构成，也可在圆周方向以等间隔形成T型齿22，并且以定子线圈26偏置于圆周方向中的方式，卷绕在这些T型齿22的一部分而配置。在该实施方式的定子线圈26的相位能够任意地设定。即，能够在各定子线圈26，通过分别连接输出电路的独立(单相)输出方式，从而取出输出电力。或者，定子线圈26以U、V、W相的顺序排列的方式等间隔地配置，即均等相位配置于圆周方向，也能够在各相通过分别连接输出电路的3相交流输出方式，从而取出输出电力。或者，定子线圈26在圆周方向中以顺序不同地U、V、W相排列的方式配置，也能够在各相通过分别连接输出电路的3相交流输出方式，从而取出输出电力。由于在每个定子线圈26设置输出端子，并且仅变更该输出端子的接线方法就能够任意地设定定子线圈26的相位，因此提升了定子14的设计自由度，并且使输出电力的调整也变得容易。这样，在该实施方式中，T型齿22、与T型齿22对应的定子线圈26以偏置于定子14的圆周方向的方式配置。在现有例子的发电机中，等间隔地配置在圆周方向的定子线圈配置成对于在圆周方向上移动的各永久磁铁受到规定的反向转矩，即等间隔地加载负载。但是，在本发明的发电机30中，由于定子线圈26以偏置于圆周方向的方式配置，因此各永久磁铁在圆周方向移动时所受到的负载并非均等，而变得不均等。这样，通过在圆周方向的定子线圈26的偏置化，能够实现定子线圈26的不均等负载配置。在本实施方式中，虽然对通过定子线圈26的偏置化，构成定子线圈26的不均等负载配置的情形进行说明，但是本发明不限定于该构成。只要使在圆周方向的负载不均等，也可以构成为卷绕于某个T型齿22的定子线圈26的线径与其它卷绕于T型齿22的定子线圈26的线径不同。此外，也可以构成为卷绕于某个T型齿22的定子线圈26的线圈数与其它卷绕于T型齿22的定子线圈26的线圈数不同。或者，即使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，通过构成为配置于转子12的某个永久磁铁18的磁力与其它的永久磁铁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并非均等，即，也能够形成不均等。回到图4，该实施方式的定子14的特征为，是与输入轴16偏心的圆筒形状。具体而言，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。这样的定子14的构成，在实现在圆周方向中定子线圈26的偏置化时特别有用，实现了定子14的小型化。通过该构成，产生使在径向上定子14的长度变大的区域，在该区域，能够确保磁轭20的宽度，并且形成径向较长的线槽24与T型齿22。通过这样形成的线槽24与T型齿22，相比于外径相同的现有的定子，能够使卷绕于每I个T型齿22的导线的数量或者线径的至少一者变大，能够实现定子线圈26的容量的增大。此外，随着线径的增大，减少绕线的数量，例如以I条就能够获得更大的输出电流。此外，在本实施方式的定子14与现有例具有相同外径的情况下，能够将现有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T型齿22上。接着，使用图5至图7针对该实施方式的发电机30的输出特性进行说明。图5至图7为分别显示本发明的高效率发电机与现有例的发电机的输出特性的一例的图。另外，在图5至图7中，现有例子的输出电路为在Λ接线经由整流器连接负载，而本发明的输出电路采用与图3相同的构成，在发电机30，经由整流器28连接负载。该负载为3个100瓦(W)/ 12伏特(V)的灯泡，并且全部是通用的。此外，使用于现有例子与本发明的永久磁铁的数量均为16个，且磁化力也相同。如图5所示，现有例的条件是绕线匝数为25Τ、定子线圈的数量为24个、线径为0.850 X 3条。在该条件的测量值是转子的转速为425rpm、输出电压为O. 21V、输出电流为4安培(A)。另一方面，在本发明中以从现有例子的条件改变为绕线匝数50T、定子线圈26数量9个的条件进行测量。该测量值是转子12的转速为925rpm、输出电压为6. 0V、输出电流为35A。在图6中，现有例的条件是绕线匝数为35T、定子线圈的数量为24个、线径为0.850X丨条。在该条件的测量值是转子的转速为474rpm、输出电压为O. 2V、输出电流为 Ik0另一方面，在本发明中以从现有例的条件改变为绕线匝数21T、定子线圈26数量9个、线径I.丨0 X I条的条件进行测量。该测量值是转子12的转速为785rpm、输出电压为2. 2V、输出电流为18A。通过使绕线为I条，而在该绕线流动大电流，并且增大线径，能够更加增大输出电流。在图7中，现有例的条件是绕线匝数为65T、定子线圈的数量为24个、线径为
0.850X 2条。在该条件的测量值是转子的转速为428rpm、输出电压为O. 37V、输出电流为
1.5A。另一方面，在本发明中以从现有例的条件改变为绕线匝数56T、定子线圈26数量9个的条件进行测量。该测量值是转子12的转速为935rpm、输出电压为17V、输出电流为17A。如这些输出特性所示，发电机30相比于现有的发电机，能够增加转子12的转速，而获得高输出。即，通过定子线圈26构成为不均等负载配置，从而增加转子12的转速，并能够达到高输出化。另一方面，在发电机30中，相比于现有例子，由于减少定子线圈26的数量，因此能够达到节省材料。在本实施方式中，针对发电机30为转子12配置于定子14的内侧的内转式发电机的情形进行说明，但是本发明不限定于该构成，也可以为转子配置于定子外侧的外转式发电机32。使用图8、图9，针对该发电机32的构成进行说明。图8为显示另一实施方式的高效率发电机的定子的构成的图，图9为显示与图8的定子相对应的转子的构成的图。另外，对与上述2个实施方式相同的构成要素标不相同的符号,且省略详细的说明。发电机32具有中空的圆筒形状的转子32、以及隔开间隔设置于转子34的内周的定子36。转子34与输入轴16能够同步旋转地固定在轴向端部。在转子34的内周,在圆周方向以等间隔配置永久磁铁18。具体而言，永久磁铁18以N极与S极交替排列的方式在转子34的圆周方向等间隔地配置16个。另外，永久磁铁18的数量为一例，永久磁铁18的数量可设为2η (η为正整数)个。该实施方式的定子36为输入轴16贯通的中空的、与输入轴16偏心的圆筒形状。即，定子36的外周的中心以及与输入轴16同心的内周的中心不同。该构成与上述的实施方式的定子14同样，在实现在圆周方向中定子线圈26 (未图示)的偏置化时特别有用，实现了定子36的小型化。接着，使用图10针对另一实施方式的发电机38进行说明。图10为显示另一实施方式的高效率发电机的定子的构成的图。另外，对与上述实施方式相同的构成要素标示相同的符号，且省略详细的说明。此外，与该实施方式的定子相对应的转子的构成与图9相同。该发电机32为转子34配置于定子40的外侧的外转式发电机。定子40为输入轴 16贯通的中空的、与输入轴16同心的圆筒形状。即，定子40的外周的中心以及与输入轴16同心的内周的中心相同。定子40具有环状的磁轭20、以及T型齿22，该T型齿22从该磁轭20的外周朝向径向外侧突出，并且隔开规定的间隔而配置于圆周方向。如图10所示，本实施方式的T型齿22在圆周方向配置24个。另外，T型齿22的数量为一例。在相互邻接的T型齿22之间，形成作为槽状空间的线槽24。在图10中，对于卷绕有定子线圈26 (未图示)的T型齿22，顺时针地依序标示自22a至22i为止的地址。具体而言，以T型齿22a作为起点，顺时针地，分隔I个T型齿22，而依序地标示至T型齿22i为止的地址。由此，定子线圈26从输入轴16的中心偏置于由规定的角度(例如240° )所围起的扇形的区域而配置9个。另外，该配置为一例，本发明不限定于该构成，只要形成定子线圈26在圆周方向的偏置化，也可以使定子线圈26的数量少于或者多于9个。此外，也不限定卷绕有定子线圈26的T型齿22的位置，也可连续地卷绕于邻接的T型齿22，也可以分隔2个T型齿22。该实施方式的定子线圈26的相位与上述的实施方式同样，能够任意地设定。SP，在各定子线圈26，能够通过分别连接输出电路的独立(单相)输出方式，从而取出输出电力。或者，定子线圈26以U、V、W相的顺序排列的方式等间隔地配置，即均等相位配置于圆周方向，也能够在各相通过分别连接输出电路的3相交流输出方式，从而取出输出电力。或者，定子线圈26在圆周方向中以顺序不同地U、V、W相排列的方式配置，也能够在各相通过分别连接输出电路的3相交流输出方式,从而取出输出电力。由于在每个定子线圈26设置输出端子，并且仅变更该输出端子的接线方法就能够任意地设定定子线圈26的相位，因此提升了定子40的设计自由度，并且使输出电力的调整也变得容易。接着，使用图11至图13对该实施方式的发电机38的输出特性进行说明。图11至图13为分别显示本发明的高效率发电机与现有例子的发电机的输出特性的一例的图。另外，在图11至图13中，现有例子的输出电路为在Λ接线经由整流器连接负载，而本发明的输出电路采用与图3相同的构成，在发电机38，经由整流器28连接负载。该负载为3个IOOw / 12V的灯泡，并且全部是通用的。此外，使用于现有例子与本发明的永久磁铁的数量均为16个，且磁化力也相同。
如图11所示，现有例子的条件是绕线匝数为25T、定子线圈的数量为24个、线径为0.850 X 3条。在该条件的测量值是转子的转速为425rpm、输出电压为O. 21V、输出电流为7A。另一方面，在本发明中以从现有例子的条件改变为绕线匝数50T、定子线圈26数量9个的条件进行测量。该测量值是转子34的转速为438rpm、输出电压为6. 0V、输出电流为15A。在图12中，现有例子的条件是绕线匝数为35T、定子线圈的数量为24个、线径为0.850 X I条。在该条件的测量值是转子的转速为178rpm、输出电压为O. 02V、输出电流为4. SA0另一方面，在本发明中以从现有例子的条件改变为绕线匝数21T、定子线圈26数量8个、线径1.10X I条的条件进行测量。该测量值是转子34的转速为573rpm、输出电压为15. 7V、输出电流为18A。在图13中，现有例子的条件是绕线匝数为65T、定子线圈的数量为24个、线径为0.850 X 2条的条件。在该条件的测量值是转子的转速为Orpm，即不旋转、输出电压为0V、输出电流为0A。另一方面，在本发明中以从现有例子的条件改变为绕线匝数56T、定子线圈26数量6个的条件进行测量。虽然输入相同，但是测量值是转子34的转速为935rpm、输出电压为40V、输出电流为35A。
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如这些输出特性所示，发电机38相比于现有的发电机，能够增加转子34的转速，而获得高输出。即，通过定子线圈26以不均等负载配置的方式构成，从而增加转子34的转速，并能够达到高输出化。接着，使用4个附图对另一实施方式的高效率发电机的定子线圈的配置进行说明。在使用于这些附图的定子中，T型齿22等间隔地配置在圆周方向。但是在这些附图中，为了容易观看，将通常配置于圆周方向的T型齿22直线性地排序显示。图14为显示在具有48个T型齿22的定子14中定子线圈26的配置的图。虽然未图示，但是转子的永久磁铁18以N极与S极交替排列的方式等间隔地配置32个于圆周方向。即，以使永久磁铁18在圆周方向中邻接的N极与S极的间隔，相对于在圆周方向中邻接的T型齿14的间隔为I. 5倍的方式，使永久磁铁18配置于转子。在图14中，对于T型齿22，从左端至右端为止依序地标示I至48的地址。然后，对于卷绕于T型齿22的定子线圈26，也标示Ul至U4、V1至V4然后Wl至W4为止的地址。具体而言，在U相的定子线圈26中，线圈Ul卷绕于编号1、2的T型齿22，线圈U2卷绕于编号13、14的T型齿22，线圈U3卷绕于编号25、26的T型齿22，线圈U4卷绕于编号37、38的T型齿22。在V相的定子线圈26中，线圈Vl卷绕于编号9、10的T型齿22，线圈V2卷绕于编号21、22的T型齿22，线圈V3卷绕于编号33、34的T型齿22，线圈V4卷绕于编号45、46的T型齿22。然后，在W相的定子线圈26中，线圈Wl卷绕于编号4、5的T型齿22，线圈W2卷绕于编号16、17的T型齿22，线圈W3卷绕于编号28、29的T型齿22，线圈W4卷绕于编号40、41的T型齿22。在现有例子的发电机中，各相的定子线圈之间的相位差以120°均等配置。但是在该实施方式中，定子线圈26通过如上所述的配置，使各相之间的相位差并非分别为120°的均等。通过这样的构成，能够实现定子线圈26的不均等相位配置。然后，在上述地址以外的T型齿22上，不卷绕定子线圈26。S卩，在编号3、6至8、
11、12、15、18 至 20、23、24、27、30 至 32、35、36、39、42 至 44、47、48 的 T 型齿 22 上，不卷绕定子线圈26，存在所谓空置的T型齿22。这样，通过使空置的T型齿22存在，换言之，通过使定子线圈26的数量少于T型齿22的数量，从而容易形成用于达成定子线圈26的不均等相位配置的最佳的配置。在本实施方式中，虽然对定子线圈26的数量为12个的情形进行说明，但是本发明不限定该定子线圈26的数量为12个。定子线圈26只要比全部的T型齿22的数量48个少即可。任一个的构成，均能够将设置于T型齿22的定子线圈26与输出侧以各相之间的相位差不均等的方式接线，或者将部分的定子线圈26与输出侧不接线，从而实现定子线圈26的不均等相位配置。接着，使用图15对在具有24个T型齿22的定子14中定子线圈26的配置进行说明。虽然未图示，但是转子的永久磁铁18以N极与S极交替排列的方式等间隔地配置16个于圆周方向。即，使永久磁铁18在圆周方向中邻接的N极与S极的间隔,相对于在圆周方向中邻接的T型齿14的间隔为I. 5倍的方式，使永久磁铁18配置于转子。 在图15中，对于T型齿22，从左端至右端为止依序地标示I至24的地址。定子线圈26，分别对于编号1、2的T型齿22、编号4、5的T型齿22、编号7、8的T型齿22、编号IOUl的T型齿22、编号13的T型齿22、编号15、16的T型齿22、编号18、19的T型齿22、编号21、22的T型齿22进行卷绕。然后，在上述地址以外的T型齿22，不卷绕定子线圈26。即，在编号3、6、9、12、14、17、20、23、24的T型齿22，不卷绕定子线圈26，存在所谓空置的T型齿22。这样，通过使空置的T型齿22存在，如上所述，容易形成用于达成定子线圈26的不均等相位配置的最佳的配置。该实施方式的定子线圈26的相位，与已说明的实施方式同样，能够任意地设定。即，在各定子线圈26，通过分别连接输出电路的独立(单相)输出方式，从而能够取出输出电力。或者，定子线圈26在圆周方向中以顺序不同地将U、V、W相排列的方式配置，也能够在各相通过分别连接输出电路的3相交流输出方式，从而取出输出电力。由于在每个定子线圈26设置输出端子，并且仅变更该输出端子的接线方法就能够任意地设定定子线圈26的相位，因此提升了定子40的设计自由度，并且使输出电力的调整也变得容易。图16、图17显不与图3不同的另一方式的输出电路的一例。如图16所不,各相的定子线圈26分别并联连接，且各相的定子线圈26的输出端子以与各整流电路28分别对应的方式连接。例如，并联连接的线圈U1、U2、U3的输出端子与整流电路28连接，并联连接的线圈V1、V2、V3的各输出端子与整流电路28连接，并联连接的线圈W1、W2、W3的各输出端子与整流电路28连接。通过这样的输出电路，相比于在Y接线或者Λ接线的3个端子分别连接整流电路的现有的输出电路，能够实现各相输出电流的增大。此外，在该输出电路中，由于降低对于在发电时转子12的磁阻，以你次使转子12的转速增加，结果实现每个定子线圈26的高电压化。在图17中，显示各相的定子线圈26分别并联连接，且各相的定子线圈26的输出端子以与各整流电路28分别对应的方式连接的三角形接线(Λ接线)。通过这样的构成，也能够实现各相的输出电流的增大。另外，各相的定子线圈26的数量为一例，在该方式中不限定定子线圈26的数量为3个，只要多个就能够实现。此外，在各相的定子线圈26为多个的情况下，也可以将各相的定子线圈26的输出端子分别与另一输出电路接线，从而构成同时取出预期的电力，即直流电力与交流电力。在这样的情况下，将该发电机使用在同时要求3相交流电力与直流电力的装置，例如搭载于电动车为佳。
接着，使用图18对在具有18个T型齿22的定子14中定子线圈26的配置进行说明。虽然未图示，但是转子的永久磁铁18以N极与S极交替排列的方式等间隔地配置12个于圆周方向。即，使永久磁铁18在圆周方向中邻接的N极与S极的间隔,相对于在圆周方向中邻接的T型齿14的间隔为I. 5倍的方式，使永久磁铁18配置于转子。在图18中，对于T型齿22，从左端至右端为止依序地标示I至18的地址。然后，对于卷绕于T型齿22的定子线圈26，也标示U1、V1然后Wl的地址。具体而言，在U相的定子线圈26中，线圈Ul对于编号1、2的T型齿22卷绕。在V相的定子线圈26中，线圈Vl对于编号4、5的T型齿22卷绕。然后，在W相的定子线圈26中，线圈Wl对于编号9、10的T型齿22卷绕。
在该实施方式中，定子线圈26通过如上所述的配置，并非使各相之间的相位差分别为120°的均等。通过这样的构成，能够实现定子线圈26的不均等相位配置。然后，在上述地址以外的T型齿22，不卷绕定子线圈26。S卩，在编号3、6至8、11至18的T型齿22，不卷绕定子线圈26，存在所谓空置的T型齿22。这样，通过使空置的T型齿22存在，容易形成用于达成定子线圈26的不均等相位配置的最佳的配置。在本实施方式中，虽然对定子线圈26的数量为3个的情形进行说明，但是本发明不限定该定子线圈26的数量为3个。定子线圈26的数量只要比全部的T型齿22的数量18个少即可。任一个的构成，均能够将设置于T型齿22的定子线圈26与输出侧以使各相之间的相位差不均等的方式接线，或者将部分的定子线圈26与输出侧不接线，从而实现定子线圈26的不均等相位配置。最后，使用图19对在具有15个T型齿22的定子14中定子线圈26的配置进行说明。虽然未图示，但是转子的永久磁铁18以N极与S极交替排列的方式等间隔地配置10个于圆周方向。S卩，以永久磁铁18在圆周方向中邻接的N极与S极的间隔,相对于在圆周方向中邻接的T型齿14的间隔为I. 5倍的方式，使永久磁铁18配置于转子。在图19中，对于T型齿22，从左端至右端为止依序地标示I至15的地址。然后，对于卷绕于T型齿22的定子线圈26，也标示U1、V1然后Wl的地址。具体而言，在U相的定子线圈26中，线圈Ul对于编号1、2的T型齿22卷绕。在V相的定子线圈26中，线圈Vl对于编号4、5的T型齿22卷绕。然后，在W相的定子线圈26中，线圈Wl对于编号9、10的T型齿22卷绕。在该实施方式中，定子线圈26通过如上所述的配置，并非使各相之间的相位差分别为120°的均等。通过这样的构成，能够实现定子线圈26的不均等相位配置。然后，在上述地址以外的T型齿22，不卷绕定子线圈26。S卩，在编号3、6至8、11至15的T型齿22，不卷绕定子线圈26，存在所谓空置的T型齿22。这样，通过使空置的T型齿22存在，容易形成用于达成定子线圈26的不均等相位配置的最佳的配置。在本实施方式中，虽然对定子线圈26的数量为3个的情形进行说明，但是本发明不限定该定子线圈26的数量为3个。定子线圈26的数量只要比全部的T型齿22的数量18个少即可。任一个的构成，均能够将设置于T型齿22的定子线圈26与输出侧以使各相之间的相位差不均等的方式接线，或者将部分的定子线圈26与输出侧不接线，从而实现定子线圈26的不均等相位配置。在图14、15、18、19所示的实施方式中，虽然主要对定子线圈26对于邻接的2个T型齿卷绕的情形进行说明，但是本发明不限定于该构成。只要能够达成不均等相位配置，定子线圈26也可以对于邻接的2个以上的多个T型齿22，例如3个、4个或者6个T型齿22卷绕。此外，在图14、15、18、19所示的实施方式中，虽然对T型齿22的数量为48、24、18、15个的情形进行说明，但是本发明不限定该T型齿的数量，也可以多于48个、少于15个、或者为15至48个之间的数量。此外，在图14、15、18、19所示的实施方式中，虽然对转子的永久磁铁18以交替排列N极与S极的方式等间隔地配置于圆周方向的情形进行说明，但是本发明不限定于该构成。也可以在依序排列多个N极，例如依序排列2个N极之后，再依序排列多个S极，例如依序排列2个S极。在图20中，显示对应于图I的定子的另一方式的转子的构成。在该方式的转子12中，永久磁铁18以N、N、S、S、N、N、S、S…的顺序排列。通过这样的构成，相比于使用在图2所示的转子12的发电机，能够获得约2倍的输出。此外，在图21中，显示对应于图I的定子的另一方式的转子的构成。在该方式的转子12中，永久磁铁18以N、N、S、S、N、N、S、S···的顺序排列，并且永久磁铁18的数量为2倍，即从16个成为32个。通过这样的构成，相比 于使用在图2所示的转子12的发电机，能够使转子12的转速降低，获得约2倍的输出。这些永久磁铁18的排列，即，使同极的永久磁铁18邻接的排列，即使为图9所示的转子34，图14、15、18、19所示的发电机所采用的转子也能够适用。
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T型齿上的定子线圈； 定子线圈构成为不均等相位配置。
2.根据权利要求I所述的高效率发电机，其特征在于， 所述T型齿等间隔地设置于定子的圆周方向， 卷绕于各T型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与输出侧接线。
3.根据权利要求2所述的高效率发电机，其特征在于， 所述T型齿等间隔地设置于定子的圆周方向， 卷绕于T型齿上的定子线圈的数量少于T型齿的数量， 这些定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别与输出侧接线。
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T型齿上的定子线圈； 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，绕在某个T型齿上的定子线圈的线径与绕在其他T型齿上的定子线圈的线径不同。
7.根据权利要求4所述的高效率发电机，其特征在于，绕在某个T型齿上的定子线圈的线圈数与绕在其他T型齿上的定子线圈的线圈数不同。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的高效率发电机，其特征在于，某个永久磁铁的磁力与其他永久磁铁的磁力不同。
9.一种高效率发电机，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，具有在该相对的方向突出的T型齿； T型齿等间隔地设置于定子的圆周方向； 卷绕于T型齿的定子线圈被构成为，其数量少于T型齿的数量，并且为不均等相位配置。
10.根据权利要求9所述的高效率发电机，其特征在于，所述定子线圈对于邻接的多个T型齿卷绕。
11.根据权利要求9或10所述的高效率发电机，其特征在于，这些定子线圈以各相之间的相位差为不均等的方式分别与输出侧接线。
全文摘要
本发明提供一种能够以简单的构造实现高输出化同时实现小型化与节省材料的高效率发电机。本发明的高效率发电机(30)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T型齿(22)上的定子线圈(26)。并且，定子线圈(26)构成为不均等相位配置。通过这样的简单的构成，能够实现发电机(10)的高输出化、小型化以及节省材料。
文档编号H02K3/28GK102891545SQ20121024176
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月12日 优先权日2011年2月8日
发明者福杨久庆 申请人:福杨久庆