磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机的制作方法
【专利摘要】本发明的课题在于提供一种磁力旋转装置，其中，在永久磁铁通过铁芯的相对面时阻碍转子的旋转的力小，可使转子的旋转负荷转矩减少，可通过微小的驱动力使转子旋转，并且通过在线圈中产生的磁场的作用，帮助转子的旋转，抑制转子的旋转的变动，进行不间断的基本一定的稳定的旋转，可获得大的转矩，旋转的效率性、均匀性、稳定性、节能性优良。磁力旋转装置包括：转子，该转子安装于旋转轴上；第1磁铁部，在该第1磁铁部中，按照沿转子的旋转方向，端面的磁极交替地不同的方式设置多个永久磁铁；多个铁芯，该多个铁芯与第1磁铁部间隔开地设置，在其一端部，具有经由间隙而与第1磁铁部相对的第1相对面，各铁芯磁绝缘；多个线圈，它们独立地卷绕于各自的铁芯上；切换部，该切换部在转子的旋转开始时，使多个线圈的各自的末端彼此开路，在转子的旋转开始后使多个线圈的各自的末端彼此短路。
【专利说明】
磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机
技术领域
[0001]本发明涉及磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机，在该磁力旋转装置中，可通过较小的力，以良好的效率，稳定地使设置了永久磁铁的转子旋转，从而可获得较大的转矩，节能性优良，特别是优选适合用于发电机的驱动。
【背景技术】
[0002]在过去，人们知道有下述的发电机，该发电机包括:设置了多个磁铁的转子;具有定子线圈的定子，通过使转子旋转使定子线圈产生感应电压。
[0003]在采用了永久磁铁的现有的同步发电机的场合，如果使设置了永久磁铁的磁极转子旋转，则因在永久磁铁通过定子线圈的铁芯的相对面时从铁芯所承受的排斥力、吸引力的影响，会妨碍旋转，磁极转子的旋转负荷转矩增大，使磁极转子旋转的驱动电动机的负荷电流显著增大，其结果是，具有用于使磁极转子旋转的耗电量显著增加，发电机的发电效率大幅度地降低的问题。
[0004]于是，为了提高发电机的发电效率，必须以小的驱动力使转子旋转，为此，从铁芯而承受的排斥力、吸引力必须不构成转子的旋转的妨碍(阻力)，但是，与此相反，如果可良好地利用该磁力的排斥力、吸引力，则可以小的驱动力使转子旋转。
[0005]比如，在专利文献I中，公开了一种无电源助力的电动机，其包括:转子，在该转子中，于圆周方向设置有用于使电磁铁的线圈和产生感应电动势的导体短路的单元;与导体平行地设置的感应电动势产生用磁铁和与电磁铁垂直地设置的转矩产生用磁铁，通过使转子或定子旋转，从而产生感应电动势，使转子的电磁铁磁化，在与转矩产生用磁铁之间产生排斥力、吸引力。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1: JP实用新型登记第3092159号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]但是，在上述现有技术中，具有下述这样的课题。
[0011](I)在专利文献I中，由于没有记载感应电动势产生用磁铁和转矩产生用磁铁的磁极的配置，故这些磁场怎样地作用这一点不明确，不能够明确地理解在已磁化了的电磁铁与转矩产生用磁铁之间，在哪个时刻作用排斥力、吸引力。但是，人们认为，为了将电磁铁和转矩产生用磁铁相对的位置设为旋转的开始位置，以小的力而使转子旋转，必须在电磁铁和转矩产生用磁铁之间作用排斥力，在电磁铁和感应电动势产生用磁铁之间作用吸引力。
[0012]S卩，人们考虑通过让与转矩产生用磁铁相对的电磁铁从转矩产生用磁铁承受排斥力，并且由感应电动势产生用磁铁吸引，作用使转子旋转的力，但是人们认为，由于位于与感应电动势产生用磁铁相对的位置的电磁铁连续地被感应电动势产生用磁铁吸引，故施加制动，难以从此向前进行旋转。
[0013]于是，具有下述的课题，S卩，实际上，不可能使转子旋转，或即使在可使转子旋转的情况下仍必须要求极大的驱动力，无法获得大的转矩(输出)，缺乏旋转的效率性、输出的稳定性具有欠缺。
[0014](2)另外，转子的电磁铁的数量为通过转矩产生用磁铁的数量的4倍(整数倍)的16个，并以等角度间隔地设置，由此，人们认为4个转矩产生用磁铁对电磁铁，不间断地同时地作用排斥力、吸引力，因此，具有如果暂时施加制动旋转停止，则极难从此而旋转，动作的确实性、稳定性具有欠缺的课题。
[0015](3)此外，由于必须要求感应电动势产生磁铁和转矩产生用磁铁，故具有结构复杂，部件数量多，在量产性，组装作业方面具有欠缺的课题。
[0016]本发明解决上述现有的课题，本发明的目的在于提供一种磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机，其中，在永久磁铁通过铁芯的相对面时，铁芯向阻碍转子的旋转的方向而作用的排斥力、吸引力小，可使转子的旋转负荷转矩减少，可通过微小的驱动力使转子旋转，并且通过在线圈中产生的磁场的作用来帮助转子的旋转，抑制转子的旋转的变动，不间断地进行基本一定的稳定的旋转，可获得大的转矩，旋转的效率性、均匀性、稳定性、节能性优良。
[0017]发明的公开方案
[0018]为了解决上述现有的课题，本发明的磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机具有下述的结构。
[0019]权利要求1所述的磁力旋转装置具有下述的结构，其包括:转子，该转子安装于旋转轴上;第I磁铁部，在该第I磁铁部中，按照沿上述转子的旋转方向，端面的磁极交替地不同的方式设置多个永久磁铁;多个铁芯，该多个铁芯与上述第I磁铁部间隔开地设置，在其一端部，具有经由间隙而与上述第I磁铁部相对的第I相对面，各铁芯磁绝缘;多个线圈，它们独立地卷绕于各自的上述铁芯上;切换部，该切换部在上述转子的旋转开始时，使多个上述线圈的各自的末端开路，在上述转子的旋转开始后，使多个上述线圈的各自的末端短路。
[0020]通过该方案，获得下述这样的作用。
[0021 ] (I)由于具有单独地卷绕于各自的铁芯上的多个线圈；切换部，该切换部在转子的旋转开始时，使多个线圈的各自的末端彼此开路，在转子的旋转开始后，使多个线圈的各自的末端短路，故在旋转开始时，使线圈的各自的末端彼此开路，通过电磁感应，电流不流过线圈，线圈没有磁化，由此，可显著地降低转子的旋转负荷转矩，通过微小的驱动力即可使转子旋转。其结果是，可使驱动用电动机等的旋转驱动装置小型化，驱动时的省力性、省电性优良，并且在旋转开始后，使线圈的各自的末端彼此短路，可通过借助电磁感应，以流过线圈的电流，使线圈磁化，通过借助在线圈中产生的磁场的作用，利用与永久磁铁之间产生的排斥力、吸引力使转子旋转，抑制转子的旋转的变动，可进行不间断的基本一定的稳定的旋转，提高输出，旋转的效率性、均匀性、输出的稳定性、节能性优良。
[0022] (2)在转子的旋转开始与旋转开始后，仅仅通过借助切换部，切换多个线圈的各自的末端彼此的开路和短路，容易地降低旋转开始时的转子的旋转负荷转矩，并且使旋转开始后的转子的旋转稳定，在转子的旋转中不必进行复杂的操作等，可简化操作，量生性、控制的容易性优良。
[0023]在这里，转子可采用呈圆柱状、多棱柱状等的柱状、板状等而形成的类型。相对呈柱状的转子，可于转子的外周面设置永久磁铁，相对呈板状的转子，可于转子的平板面设置永久磁铁。如果转子旋转，从永久磁铁导入铁芯中的磁通发生变化，则通过电磁感应，电流流过线圈，线圈磁化，在与永久磁铁之间作用排斥力或吸引力。
[0024]转子的旋转轴可与驱动用电动机等的旋转驱动装置、风车、水车等的动力产生源连接，可通过旋转驱动装置的驱动力、风力、水力等，以小的力使转子旋转，获得大的输出(转矩)，节能性优良。于是，该转子的旋转轴最适合用作将动力传递给装载于汽车、船舶、铁路、飞机、建筑机械等上的发电机等的旋转装置，用作用于将动力传递给对工厂、店铺、住宅等进行供电的自家发电用等的发电机等的旋转装置，可提高发电机的发电效率。
[0025]作为永久磁铁，可从铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁、Fe—Cr一 Co磁铁、钐系、钕系等的稀土类磁铁等中，适当选择。在获得大的输出的场合，优选采用磁通密度与矫顽磁力均大的稀土类磁铁，特别是钕系的永久磁铁。
[0026]永久磁铁也可采用由I个部件呈块状等而形成的类型，还可采用将多个板状的永久磁铁吸接，进行重合，呈块状而形成的类型。永久磁铁的铁芯侧的端面的形状不必特别地限定，可采用矩形、圆形等的各种的形状。
[0027]按照端面的磁极交替地不同的方式，将多个永久磁铁设置于转子的外周面或平板面上，构成第I磁铁部。
[0028]此外，按照转子的旋转方向设置的永久磁铁和铁芯(线圈)的数量与配置可适当地进行选择，通过等角度间隔设置，将线圈上产生的磁场向圆周方向均匀地作用，可有效地抑制转子的旋转的变动，转子的旋转的均匀性、稳定性、高效性优异。
[0029]切换部可切换多个线圈的各自的末端彼此的开路和短路。也可通过设置于多个线圈的各自的端部之间的开关，分别切换相应的线圈的开路和短路，还可将连接于各自的线圈的末端之间的桥式整流器彼此并联，形成并联电路，通过设置于并联电路上的I个开关(切换部)，切换电路整体的导通和截止，集中地切换全部的线圈的开路和短路。
[0030]另外，切换部优选采用下述的类型，其检测转子的旋转的有无或转子的转数等，自动地进行开路和短路的切换。特别是，设置有检测转子的转数的转数检测部，切换部在通过转数检测部而检测出的转数为预先设定的设定转数以上时，通过切换部，将全部的线圈的各自的末端彼此切换到开路和短路，如果采用切换部则控制的可靠性、动作的稳定性、发电的效率性优良。
[0031]权利要求2所述的发明涉及权利要求1所述的磁力旋转装置，其具有下述的结构，其中，在上述第I磁铁部的上述永久磁铁与上述铁芯分别以等角度间隔而设置时，上述第I磁铁部的上述永久磁铁的数量与上述铁芯的数量彼此不为对方的数量的整数倍。
[0032]通过该方案，不但具有通过权利要求1获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0033](I)从永久磁铁导入各自的铁芯中的磁通伴随转子的旋转而变化，但是，在第I磁铁部的永久磁铁与铁芯分别以等角度间隔而设置时，第I磁铁部的永久磁铁的数量与铁芯的数量相互不为对方的数量的整数倍，由此，没有全部的铁芯同时与永久磁铁重合、全部的永久磁铁同时与铁芯重合的情况，可在逐渐地使时刻错开的同时，依次使各自的线圈磁化，由于没有从全部的线圈同时作用排斥力或吸引力，故不对转子的旋转施加制动，通过作用于任意的线圈与永久磁铁之间的排斥力或吸引力，帮助转子的旋转，可稳定地使转子旋转，转子的旋转的稳定性、效率性、节能性优良。
[0034]在这里，在永久磁铁与铁芯分别以等角度间隔地设置时，在永久磁铁的数量为铁芯的数量的整数倍(还包括等于的情况)的场合，由于各自的铁芯与其相对的永久磁铁的位置关系全部一致，故在转子的旋转时，从永久磁铁导入到各自的铁芯中的磁通的变化也相等，相对于全部的线圈相对的永久磁铁，以相同的时刻作用排斥力或吸引力。另外，同样在上述铁芯的数量为上述永久磁铁的数量的整数倍(还包括相等的场合)的场合，同样地，各自的永久磁铁与和其相对的铁芯的位置关系完全一致，这样，在转子的旋转时，从各自的永久磁铁导入相对的铁芯的磁通的变化也相同，从与全部的永久磁铁相对的线圈，在相同的时刻，作用排斥力或吸引力。
[0035]于是，在这些场合，由于该排斥力或吸引力全部而同时地于妨碍转子的旋转的方向作用，形成大的制动，故为了防止该情况，有效的方式是永久磁铁的数量和铁芯的数量相互不为对方的数量的整数倍。特别是在永久磁铁的数量和铁芯的数量相互为素数的场合，由于在两者之间不具有I以外的公约数，故多个永久磁铁和铁芯没有同时地重合，可均匀地分散排斥力或吸引力的产生的时刻，转子的旋转的稳定性优良。
[0036]权利要求3所述的发明涉及权利要求1或2所述的磁力旋转装置，其具有下述的结构，其中，上述切换部包括:桥式整流器，其连接于各自的上述线圈的末端之间；并联电路，该并联电路将各自的上述桥式整流器的输出端子并联;开关部，该开关部切换该并联电路的导通和截止。
[0037]通过该方案，不但具有通过权利要求1或2而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0038](I)由于切换部具有连接于各自的线圈的末端之间的桥式整流器，可将在各自的线圈中流动的交流电流变换为直流电流，进行输出，故可将各自的桥式整流器的输出端子并联，形成并联电路，仅仅通过借助I个切换部切换并联电路的导通和截止，可同时地切换全部的线圈的各自的末端彼此的短路和开路，可简化电路，动作的简便性、确实性、稳定性优良。
[0039]权利要求4所述的发明涉及权利要求1?3中的任意一项所述的磁力旋转装置，其具有下述的结构，在该结构中，其包括第I永久磁铁围绕部，该第I永久磁铁围绕部由强磁性体形成，围绕上述第I磁铁部的上述永久磁铁的上述转子侧的端部与上述转子的旋转方向的两侧部。
[0040]通过该方案，不但具有通过权利要求1?3中的任何一项而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0041 ] (I)第I永久磁铁围绕部由强磁性体形成，围绕第I磁铁部的永久磁铁的转子侧的端部与转子的旋转方向的两侧部，由于具有第I永久磁铁围绕部，抑制磁通的泄漏，使永久磁铁的铁芯侧的端面的磁通密度提高，故导入铁芯的磁通密度也高，在线圈中产生的排斥力、吸引力也增加，可辅助转子的旋转，转子的旋转的稳定性、驱动的效率性优良。
[0042] (2)第I永久磁铁围绕部围绕上述第I磁铁部的永久磁铁的转子侧的端部与转子的旋转方向的两侧部，由于具有第I永久磁铁围绕部，可保护永久磁铁的外周，并且可通过第I永久磁铁围绕部，简单且确实地固定永久磁铁，可防止永久磁铁相对转子的脱落，组装作业性、耐久性优良。
[0043]在这里，作为形成第I永久磁铁围绕部的强磁性体，可采用铁、硅铁、高导磁铁镍合金、铁氧体、招银钻合金等。
[0044]另外，第I永久磁铁围绕部可围绕永久磁铁的转子侧的端部和转子的旋转方向的两侧部即可，其形状可对应于永久磁铁的形状，适当地选择。特别是在永久磁铁形成为长方体状或立方体状的场合，通过使第I永久磁铁围绕部的截面呈大致U形状，可使其内周面与永久磁铁的转子侧的端部和转子的旋转方向的两侧部密贴，永久磁铁的固定稳定性、磁通的泄漏防止的可靠性优良。
[0045]第I永久磁铁围绕部可固定于转子的外面上，但是，也可通过铁、硅铁、高导磁铁镍合金等的强磁性体形成转子的外面的一部分，用作第I永久磁铁围绕部的一部分。
[0046]权利要求5所述的发明涉及权利要求1?4中的任意一项所述的磁力旋转装置，其包括下述结构，该结构包括第I转子围绕部，该第I转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕上述第I磁铁部的外周，与上述转子一起地旋转。
[0047]通过该方案，不但具有通过权利要求1?4中的任何一项而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0048](I)第I转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕第I磁铁部的外周，与转子一起地旋转，由于具有第I转子围绕部，以与转子的旋转方向相同的朝向，在第I转子围绕部上作用有力，可使转子的旋转加速或稳定，旋转的效率性、稳定性优良，可谋求所输出的转矩的增加、稳定。其原因在于:在转子的旋转时，线圈产生磁场，第I转子围绕部通过其中，由此产生涡电流，通过其磁场作用，产生使第I转子围绕部于转子的旋转方向偏置的力。
[0049](2)通过第I转子围绕部围绕第I磁铁部的外周，由此，在转子旋转时，于转子表面上突出的永久磁铁不构成阻力，可顺利地使转子旋转，旋转的效率性优良，并且使转子外周的气流稳定，可降低气流噪音，低噪音性优良。
[0050](3)可通过围绕第I磁铁部的外周的第I转子围绕部，确实地固定永久磁铁的外表面，可防止永久磁铁的掉落，永久磁铁的固定的稳定性、动作的确实性优良。
[0051]在这里，第I转子围绕部由顺磁性材料形成，但是优选采用铝。第I转子围绕部既可按照从最初呈圆筒状等而成型的部件与第I磁铁部的外周嵌合的方式安装，还可按照卷绕呈片状(带状)形成的部件的方式安装。特别是，呈片状(带状)的，于内面上具有粘接层的部件可简单地固定，组装作业性优良。另外，也可为了填埋转子的外周面与永久磁铁表面的高差，在永久磁铁的侧部外周(于圆周方向设置的永久磁铁和永久磁铁之间)设置间隔件。
[0052]权利要求6所述的发明涉及权利要求1?5中的任意一项所述的磁力旋转装置，其具有下述结构，其中，上述第I磁铁部包括第I磁通遮蔽部件，该第I磁通遮蔽部件由强磁性体按照表面沿上述永久磁铁的轨道面的方式呈山形状或圆弧状而形成，固定于各自的上述永久磁铁的上述铁芯侧的端面上，使从表面发出的磁通分散而均匀化。
[0053]通过该方案，不但具有通过权利要求1?5中的任何一项而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0054](I)由于第I磁铁部包括第I磁通遮蔽部件，该第I磁通遮蔽部件由强磁性体按照表面沿上述永久磁铁的轨道面的方式呈山形状或圆弧状而形成，固定于各自的永久磁铁的铁芯侧的端面上，使从表面发出的磁通分散而均匀化，由此，永久磁铁的磁通导向到第I磁通遮蔽部件，在从第I磁通遮蔽部件发出的磁通导入到铁芯时，磁通按照沿永久磁铁的轨道面的方式分散，在使时刻错开的同时，朝向铁芯，故在第I磁通遮蔽部件通过铁芯的第I相对面时，第I磁通遮蔽部件每单位时间内从铁芯承受的吸引力(阻碍旋转的力)也分散而变小。由此，可以小的驱动力使转子旋转，可提高旋转效率。
[0055]在这里，第I磁通遮蔽部件可采用下述的部件，其通过铁、硅铁、高导磁铁镍合金、铁氧体、铝镍钴磁铁(Fe — Al — Ni — Co合金)等的强磁性体，呈块状、板状等形成。可采用硬磁性体、软磁性体中的任意者。还可采用进行了磁化的部件。进行了磁化的第I磁通遮蔽部件也可采用各向异性、各向同性的任意者，但是在采用各向异性的第I磁通遮蔽部件的场合，优选按照取向方向沿转子的旋转方向而取向的方式，将第I磁通遮蔽部件固定于永久磁铁上。这样做的目的在于使将沿旋转方向而邻接的第I磁通遮蔽部件之间连接的泄漏磁通增加，减少转子的旋转负荷转矩。
[0056]对于第I磁通遮蔽部件，可将I个较厚的部件固定于永久磁铁的端面上。另外，还可将多个薄的第I磁通遮蔽部件重合，将它们固定于永久磁铁的端面上。
[0057]可对应于永久磁铁的种类，适当选择第I磁通遮蔽部件的材质。这样做的原因在于:根据不同的材质，第I磁通遮蔽部件的透磁率变化，产生磁饱和的磁通密度改变，产生泄漏磁通。特别是，在其保磁力小于永久磁铁的矫顽磁力的第I磁通遮蔽部件中，采用矫顽磁力尽可能大的部件。比如，在永久磁铁采用稀土类磁铁的场合，优选采用铁氧体、铝镍钴合金等的强磁性体。另外，优选采用对强磁性体进行磁化的铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁等的进行了磁化处理的强磁性体。其目的在于:可增加从第I磁通遮蔽部件发出的磁通密度，提高旋转输出。
[0058]第I磁通遮蔽部件的尺寸可小于永久磁铁的端面，覆盖端面的一部分，但是优选为与该端面相同的尺寸，或大于它的尺寸。其目的在于通过完全地覆盖永久磁铁的端面，使从该端面发出的磁通的几乎全部进入第I磁通遮蔽部件中。
[0059]可通过适当选择第I磁通遮蔽部件的材质、形状、尺寸、厚度、个数等，设计第I磁通遮蔽部件承受铁芯的排斥力、吸引力。
[0060]第I磁通遮蔽部件既可密贴于永久磁铁的端面上而固定，也可以适当的间隔而间隔开地固定。固定机构可采用螺栓等的紧固部件、粘接剂等。另外，还可于通过合成树脂制造等方式而形成的外壳内部，接纳永久磁铁和第I磁通遮蔽部件。
[0061]与铁芯的第I相对面相对的第I磁通遮蔽部件的表面的形状可按照对应于永久磁铁的端面的旋转轨道面的形状，使从第I磁通遮蔽部件发出的磁通均匀(分散)的方式适当地设计。具体来说，在呈柱状的转子的外周面上设置了永久磁铁的场合，由于永久磁铁的端面的旋转轨道面为立体的圆环带状面，故第I磁通遮蔽部件的表面优选呈中间部突出的圆弧状(弯曲状)，山形状等而形成。另外，在于呈板状的转子的平板面上设置了永久磁铁的场合，由于永久磁铁的端面的旋转轨道面呈平面的圆环状，故优选第I磁通遮蔽部件的表面优选呈平坦状地形成。
[0062]铁芯安装于由铝、不锈钢、黄铜等的非磁性材料、合成树脂等形成的外壳中，进行磁绝缘。
[0063]第I磁通遮蔽部件，与和第I磁通遮蔽部件相对的第I相对面之间的间隔(间隙)对旋转效率造成影响。可通过减小该间隔(间隙)来提高旋转效率。即使在转数低的情况下，仍可产生大的转矩。由此，优选设置间隔调整机构，以调整第I磁通遮蔽部件和第I相对面之间的间隔。这样做的目的在于:在于第I磁铁部的外侧设置铁芯，并组装磁力旋转装置时，采用间隔调整机构，在规定的范围内，调整第I磁通遮蔽部件和第I相对面之间的间隔，由此提高旋转效率。
[0064]间隔调整机构采用下述类型，其包括:电动式、液压式、机械式等的驱动机构，使永久磁铁、铁芯于上下方向、左右方向自由移动，调整第I磁通遮蔽部件和第I相对面之间的间隔。
[0065]另外，通过第I转子围绕部围绕第I磁铁部的外围的场合，可通过第I转子围绕部围绕第I磁通遮蔽部件的外表面。
[0066]权利要求7所述的发明涉及权利要求1?6中的任意一项所述的磁力旋转装置，其包括下述结构，该结构包括:第2磁铁部，该第2磁铁部按照下述方式与上述第I磁铁部并设，该方式为，沿上述转子的旋转方向，端面的磁极交替地不同，并且设置于与上述转子的旋转方向基本垂直的位置的永久磁铁彼此的端面的磁极不同；第2相对面，该第2相对面形成于上述铁芯的另一端部，经由间隙而与上述第2磁铁部相对，设置于与上述转子的旋转方向基本垂直的位置的上述第I磁铁部的永久磁铁的端面的中心与上述第2磁铁部的永久磁铁的端面的中心连接，形成磁铁侧中心线，与将上述第I相对面的中心与上述第2相对面的中心连接的铁芯侧中心线与上述磁铁侧中心线之间，形成错开角α。
[0067]通过该方案，不但具有通过权利要求1?6中的任何一项而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0068](I)由于在将第I磁铁部的永久磁铁的端面的中心与第2磁铁部的永久磁铁的端面的中心连接的磁铁侧中心线，与将第I相对面的中心与第2相对面的中心连接的铁芯侧中心线之间，形成错开角α，故在因转子的旋转，第I磁铁部从铁芯承受吸引力(或排斥力)时，第2磁铁部从铁芯承受排斥力(吸引力)，无论在转子的什么样的相位，均可减轻阻碍转子的旋转的铁芯的磁场磁力，可减轻转子的旋转负荷转矩。
[0069]在这里，由于第2磁铁部中的永久磁铁与上述第I磁铁部中的永久磁铁相同，故省略说明。
[0070]在磁力旋转装置包括与第I磁铁部并设的第2磁铁部的场合，铁芯呈大致U字型或马蹄形而形成，在铁芯的一端部，形成经由间隙而与第I磁铁部相对的第I相对面，在其另一端部，形成经由间隙而与第2磁铁部相对的第2相对面。另外，于各自的铁芯的一端部侧和另一端部侧卷绕线圈，与权利要求1相同，通过切换部，切换全部的线圈的末端彼此的开路和短路。
[0071]错开角α指在下述的场合，形成于投影面上的投影图中的磁铁侧中心线与铁芯侧中心线之间的夹角，该场合指:求出设置于与转子的旋转方向基本垂直的位置的第I磁铁部的永久磁铁的端面的中心与第2磁铁部的永久磁铁的端面的中心连接的磁铁侧中心线，与将第I相对面的中心和第2相对面的中心连接的铁芯侧中心线，在转子的中心轴与磁铁侧中心线之间设置投影面，以转子的中心轴为视点，通过直线(投影线)，将磁铁侧中心线与铁芯侧中心线上的任意的点与视点连接。
[0072]错开角α优选在I?20°的范围内，特别优选在3?10°的范围内。伴随错开角α变得更小于3°，呈现通过借助铁芯的磁场磁力，第I磁铁部和第2磁铁部所承受的吸引力、排斥力容易产生嵌齿(转子的旋转动作不自然的现象)，并且旋转负荷转矩的减轻效果降低的倾向，伴随错开角α变得更大于10°，呈现在线圈中产生的电流具有相位差，吸引力、排斥力降低的倾向。特别是，如果错开角α小于1°、大于20°，则由于这些倾向变得显著，故这些角度范围均不优选。
[0073]权利要求8所述的发明涉及权利要求7所述的磁力旋转装置，其包括下述结构，该结构包括第2转子围绕部，该第2转子围绕部由强磁性体形成，围绕上述第2磁铁部的上述永久磁铁的上述转子侧的端部和上述转子的旋转方向的两侧部。
[0074]通过该方案，不但具有通过权利要求7而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0075](I)第2永久磁铁围绕部由强磁性体形成，围绕第2磁铁部的永久磁铁的转子侧的端部和转子的旋转方向的两侧部，由于具有第2永久磁铁围绕部，抑制磁通的泄漏，使永久磁铁的铁芯侧的端面的磁通密度提高，故导入铁芯中的磁通密度也增加，在线圈中产生的排斥力、吸引力也增加，可辅助转子的旋转，转子的旋转的稳定性、驱动的效率性优良。
[0076](2)第2永久磁铁围绕部围绕第2磁铁部的永久磁铁的转子侧的端部和转子的旋转方向的两侧部，由于具有第2永久磁铁围绕部，可保护永久磁铁的外周，并且可通过第2永久磁铁围绕部，简单而确实地固定永久磁铁，可防止永久磁铁相对转子的脱落，组装作业性、耐久性优良。
[0077]在这里，由于第2永久磁铁围绕部的材质、形状、结构等与第I永久磁铁围绕部相同，故省略说明。
[0078]还有，第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部既可分别单独地形成，也可一体地形成或以连接方式形成。在第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部一体地形成或以连接方式形成的场合，可于I个永久磁铁围绕部的两端侧，固定第I磁铁部的永久磁铁的另一端面和第2磁铁部的永久磁铁的另一端面，还可抑制永久磁铁的减磁。
[0079]权利要求9所述的发明涉及权利要求7或8所述的磁力旋转装置，其包括下述结构，该结构包括第2转子围绕部，该第2转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕上述第2磁铁部的外周，与上述转子一起地旋转。
[0080]通过该方案，不但具有通过权利要求7或8而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0081 ] (I)由于包括第2转子围绕部，该第2转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕第2磁铁部的外周，与转子一起地旋转，故于第2转子围绕部上，于与转子的旋转方向相同的朝向作用有力，可使转子的旋转加速或稳定，旋转的效率性、稳定性优良，可谋求所输出的转矩的增加、稳定化。这样做的目的在于，在转子的旋转时，线圈产生磁场，第2转子围绕部通过其中，由此，产生涡电流，故通过该磁场的作用，产生使第2转子围绕部偏置于转子的旋转方向的力。
[0082](2)由于通过第2转子围绕部围绕第2磁铁部的外周，故在转子的旋转时，于转子表面上突出的永久磁铁不构成阻力，可顺利地使转子旋转，旋转的效率性优良，并且使转子外周的气流稳定，可减少气流噪音，低噪音性优良。
[0083](3)可通过围绕第2磁铁部的外周的第2转子围绕部，确实地固定永久磁铁的外表面，可防止永久磁铁的掉落，永久磁铁的固定的稳定性、动作的确实性优良。
[0084]在这里，由于第2转子围绕部与第I转子围绕部相同，故省略说明。另外，第I转子围绕部和第2转子围绕部既可分别单独地形成，也可一体地形成或以连接方式形成。
[0085]权利要求10所述的发明涉及权利要求7?9中的任意一项所述的磁力旋转装置，其包括下述结构，其中，上述第2磁铁部包括第2磁通遮蔽部件，该第2磁通遮蔽部件由强磁性体，按照表面沿上述永久磁铁的轨道面的方式呈山形状或圆弧状而形成，固定于各自的上述永久磁铁的上述铁芯侧的端面上，使从表面而发出的磁通分散而均匀化。
[0086]通过该方案，不但具有通过权利要求7?9中的任何一项而获得的作用，而且还获得下述这样的作用。
[0087](I)由于上述第2磁铁部包括第2磁通遮蔽部件，该第2磁通遮蔽部件由强磁性体，按照表面沿上述永久磁铁的轨道面的方式呈山形状或圆弧状而形成，固定于各自的永久磁铁的铁芯侧的端面上，使从表面发出的磁通分散而均匀化，由此，在永久磁铁的磁通被导入到第2磁通遮蔽部件，从第2磁通遮蔽部件而发出的磁通被导入到铁芯时，磁通按照沿永久磁铁的轨道面的方式分散，在使时刻错开的同时，朝向铁芯，故在第2磁通遮蔽部件通过铁芯的第2相对面时，第2磁通遮蔽部件在每单位时间内从铁芯承受的吸引力(阻碍旋转的力)也分散而变小。由此，可以小的驱动力使转子旋转，可提高旋转效率。
[0088]在这里，由于第2磁铁部中的第2磁通遮蔽部件与上述第I磁铁部中的第I磁通遮蔽部件相同，故省略说明。另外，同样对于第2磁通遮蔽部件和铁芯的第2相对面的间隙，其与上述第I磁通遮蔽部件和铁芯的第I相对面的间隙相同，由此，省略说明。
[0089]还有，第2磁通遮蔽部件的底面也与第I磁通遮蔽部件的底面相同，优选与永久磁铁的端面密贴。
[0090]另外，第I磁通遮蔽部件和2磁通遮蔽部件既可分别单独地形成，也可一体地形成或以连接方式形成。
[0091]权利要求11所述的发明涉及一种带有磁力辅助的电动机，其包括下述结构，其中，该带有磁力辅助的电动机包括:根据权利要求1?10中的任意一项所述的磁力旋转装置，与使上述磁力旋转装置的上述旋转轴旋转的驱动用电动机。
[0092]通过该方案，获得下述这样的作用。
[0093](I)可使让磁力旋转装置的旋转轴旋转的驱动用电动机小型化，可以小的驱动力使磁力旋转装置的转子旋转，获得大的输出(转矩)，由于节能性、驱动效率性优良，故可用作下述的节能型的电动机，该电动机适合于装载于汽车、船舶、铁路、飞机、建筑机械等上的发电机的驱动，对工厂、店铺、住宅等进行供电的自家发电用等的发电机等的驱动。
[0094]在这里，由于在磁力旋转装置的转子的旋转开始时，通过使多个线圈的各自的末端彼此开路，可显著地减少转子的旋转负荷转矩，通过微小的驱动力即可使转子旋转，故可使驱动用电动机小型化，而由于在旋转开始后通过使磁力旋转装置的线圈的各自的末端彼此短路，通过由电磁感应而流过线圈的电流使线圈磁化，可通过在线圈和永久磁铁之间产生的排斥力和吸引力帮助电动机旋转，故可降低驱动用电动机的耗电量，提高驱动效率，节能性优良。
[0095]发明的效果
[0096]按照像上述那样构成的本发明的磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机，可获得下述的效果。
[0097]按照权利要求1所述的发明，获得下述那样的效果。
[0098](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，可使驱动用电动机等的旋转驱动装置小型化，驱动时的省力性、省电性优良，并且在旋转开始后，使线圈的各自的末端彼此短路，通过电磁感应，流过线圈的电流使线圈磁化，通过产生于线圈中的磁场的作用，借助在与永久磁铁之间产生的排斥力和吸引力，使转子旋转，抑制转子的旋转的变动，进行不间断的基本一定的稳定的旋转，可提高输出、旋转的效率性、均匀性、输出的稳定性、节能性优良。
[0099]按照权利要求2所述的发明，不但具有权利要求1所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0100](I)可提供磁力旋转装置，其中，没有全部的铁芯同时与永久磁铁重合的情况、没有全部的永久磁铁同时地与铁芯重合的情况，在逐渐地使时刻错开的同时，可依次使各自的线圈磁化，由于没有从全部的线圈同时作用排斥力或吸引力的情况，故不对转子的旋转施加制动，可通过作用于任意的线圈和永久磁铁之间的排斥力或吸引力，帮助转子的旋转，可稳定地使转子旋转，转子的旋转的稳定性、效率性、节能性优良。
[0101]按照权利要求3所述的发明，不但具有权利要求1或2所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0102](I)由于可将流过各自的线圈的交流电流转换为直流电流，进行输出，故可将各自的桥式整流器的输出端子并联，形成并联电路，仅仅通过借助I个切换部切换并联电路的导通和截止，可同时地切换全部的线圈的各自的末端彼此的短路和开路，可简化电路，动作的简便性、确实性、稳定性优良。
[0103]按照权利要求4所述的发明，不但具有权利要求1?3中的任意一项所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0104](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，可抑制磁通的泄漏，可提高永久磁铁的铁芯侧的端面的磁通密度，导入铁芯中的磁通密度也增加，在线圈中产生的排斥力、吸引力也增加，可辅助转子的旋转，转子的旋转的稳定性、驱动的效率性优良。
[0105]按照权利要求5所述的发明，不但具有权利要求1?4中的任意一项所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0106](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，于第I转子围绕部上，以与转子的旋转方向相同的朝向作用有力，可使转子的旋转加速或稳定，可谋求所输出的转矩的增加、稳定化，旋转的效率性、稳定性优良。
[0107]按照权利要求6所述的发明，不但具有权利要求1?5中的任意一项所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0108](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，使在第I磁通遮蔽部件通过铁芯的第I相对面时第I磁通遮蔽部件每单位时间内从铁芯承受的吸引力(阻碍旋转的力)分散而变小，可通过微小的驱动力，使转子旋转，旋转的效率性优良。
[0109]按照权利要求7所述的发明，不但具有权利要求1?6中的任意一项所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0110](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，无论在转子的哪个相位，均可减轻阻碍转子的旋转的铁芯的磁场磁力，可减轻转子的旋转负荷转矩，省力性、旋转的效率性优良。
[0111]按照权利要求8所述的发明，不但具有权利要求7所述的效果，而且获得权利要求4和以下这样的效果。
[0112](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，可抑制磁通的泄漏，可提高永久磁铁的铁芯侧的端面的磁通密度，导入铁芯中的磁通密度也高，在线圈中产生的排斥力、吸引力也增加，可辅助转子的旋转，转子的旋转的稳定性、驱动的效率性优良。
[0113]按照权利要求9所述的发明，不但具有权利要求7或8所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0114](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，在第2转子围绕部上，以与转子的旋转方向相同的朝向作用力，使转子的旋转加速或稳定，可谋求所输出的转矩的增加、稳定化，旋转的效率性、稳定性优良。
[0115]按照权利要求10所述的发明，不但具有权利要求7?9中的任意一项所述的效果，而且获得以下这样的效果。
[0116](I)可提供下述的磁力旋转装置，其中，在第2磁通遮蔽部件通过铁芯的第2相对面时，第2磁通遮蔽部件每单位时间内从铁芯而承受的吸引力(阻碍旋转的力)也分散而变小，可通过微小的驱动力使转子旋转，旋转的效率性优良。
[0117]按照权利要求11所述的发明，获得以下这样的效果。
[0118](I)可使让磁力旋转装置的旋转轴旋转的驱动用电动机小型化，可以小的驱动力，使磁力旋转装置的转子旋转，获得大的输出(转矩)，可提供下述的节能型的电动机，该电动机的节能性、驱动效率性优良，适合于对装载于汽车、船舶、铁路、飞机、建筑机械等上的发电机等的驱动，对工厂、店铺、住宅等进行供电的自家发电用等的发电机等的驱动。
【附图说明】
[0119]图1为表示实施方式I的磁力旋转装置的结构的示意图；
[0120]图2为表示采用实施方式I的磁力旋转装置的带有磁力辅助的电动机的示意俯视图；
[0121 ]图3为表示实施方式2的磁力旋转装置的示意主视图；
[0122]图4为沿图3的A—A线的剖视图；
[0123]图5(a)为表示实施方式2的磁力旋转装置的第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部的示意立体图，图5(b)为表示实施方式2的磁力旋转装置的第I磁通遮蔽部件和第2永久磁铁围绕部的示意立体图。
【具体实施方式】
[0124]下面参照附图，对用于实施本发明的最优形式进行说明。另外，本发明并不限于在下面说明的实施方式。
[0125](实施方式I)
[0126]图1为表示实施方式I的磁力旋转装置的结构的示意图，图2为表示具有实施方式I的磁力旋转装置的带有磁力辅助的电动机的示意俯视图。
[0127]在图1中，标号I表示本发明的实施方式I的磁力旋转装置，标号2表示磁力旋转装置I的旋转轴，标号3表示磁力旋转装置I的转子，该转子由非磁性的合成树脂、不锈钢等构成，呈圆柱状而形成，安装于旋转轴2上，标号5表示磁力旋转装置I的第I磁铁部，其中，按照沿转子3的旋转方向，后述的铁芯6侧的端面4a的磁极交替不同的方式(N极和S极交替)设置6个永久磁铁4，标号5a表示磁力旋转装置I的第I转子围绕部，其由顺磁性材料形成，围绕第I磁铁部5的外周，与转子一起地旋转，标号6表示磁力旋转装置I的8个铁芯，其由铁、硅铁、高导磁铁镍合金等的强磁性体形成，与第I磁铁部5间隔开地设置，各自磁绝缘，标号6a表示铁芯6的第I相对面，其形成于各自的铁芯6的一端部上，间隔了间隙而与第I磁铁部5相对，标号7表示在各自的铁芯6中独立地卷绕的多个线圈，标号8表示磁力旋转装置I的切换部，其在转子3的旋转开始时，将多个线圈7的各个末端彼此开路，在转子3的旋转开始后，使多个线圈7的各个末端彼此短路，标号9表示与各自的线圈7的端子连接的切换部8的桥式整流器，标号1表不将各自的桥式整流器9的输出端子并联的切换部8的并联电路，标号1 a表不切换部8的开关部，该切换部切换并联电路10的导通和截止。
[0128]另外，铁芯6通过螺栓等的紧固部件，在磁绝缘的状态固定于由铝、不锈钢、黄铜等的非磁性材料、合成树脂等形成的外壳(在图中未示出)的内侧。
[0129]作为永久磁铁4，可从铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁、Fe—Cr一 Co磁铁、钐系、钕系等的稀土类磁铁等中适当选择。在获得大的输出的场合，优选采用磁通密度与矫顽磁力均大的稀土类磁铁，特别是钕系的永久磁铁。
[0130]永久磁铁4既可采用由长方体、立方体等形成的I个块状的永久磁铁，也可采用将多个板状永久磁铁重合而吸接的部件。
[0131]在本实施方式中，于第I磁铁部5的转子3的旋转方向，以等角度间隔而设置6个永久磁铁4，相对它，以等角度间隔而面对地设置8个铁芯6。由于永久磁铁4的数量与铁芯6的数量不相互为对方的数量的整数倍，故像图1所示的那样，全部的永久磁铁4不同时与铁芯6重合，由于可在逐渐地使时刻错开的同时，使各自的线圈7依次磁化，由于没有从全部的线圈7同时作用排斥力或吸引力的情况，故不对转子3的旋转施加制动，可通过作用于任意的线圈7与永久磁铁4之间的排斥力或吸引力，帮助转子3旋转，可以小的力稳定地使转子3旋转。
[0132]还有，永久磁铁4的数量与铁芯6的数量的组合并不限于此，全部的永久磁铁4或铁芯6不同时地与相对的铁芯6或永久磁铁4重合即可。
[0133]下面参照附图，对像上述那样构成的本发明的实施方式I的磁力旋转驱动装置的动作(使用方法)进行说明。
[0134]图2为表示采用实施方式I的磁力旋转装置的带有磁力辅助的电动机的示意俯视图。
[0135]在图2中，标号20表示采用实施方式I的磁力旋转装置I的带有磁力辅助的电动机，标号21表示对带有磁力辅助的电动机20的磁力旋转装置I进行驱动的作为旋转驱动装置的驱动用电动机，标号21a表示驱动用电动机21的输出轴，标号22表示皮带等的驱动传递部件，其卷挂于磁力驱动装置I的旋转轴2与驱动用电动机21的输出轴21a之间，将驱动用电动机21的输出传递给磁力旋转装置I。
[0136]带有磁力辅助的电动机20可通过驱动用电动机20的驱动，从旋转轴2的另一端侧获得大的输出(转矩)，在图1中，在磁力旋转装置I的转子3的旋转开始时，通过切换部8的开关部10a，预先使各自的线圈7的末端开路。由此，由于电流没有流过线圈7，故可减少转子3的旋转负荷转矩，可通过微小的驱动力使转子3旋转，由此可使驱动用电动机20小型化。
[0137]在转子3的旋转开始后，通过切换部8的开关部10a，同时使各自的线圈7的末端彼此短路。由此，通过在线圈7中产生的磁场的作用，在永久磁铁4上作用帮助转子3旋转的排斥力或吸引力，可抑制转子3的旋转的变动，可以小的力，不间断地获得基本一定的稳定的旋转，可降低驱动用电动机21的耗电量，可提高驱动效率。
[0138]切换部8可切换各自的线圈7的末端彼此的开路与短路即可，但是，优选采用检测转子3的转数等，自动地进行开路和短路的切换的技术。
[0139]还有，切换部8并不限于本实施方式，也可代替采用桥式整流器9来形成并联电路10的方式，而在各自的线圈7的末端之间设置切换开路和短路的开关(开关部)。
[0140]按照本发明的实施方式I中的磁力旋转装置I，获得下述那样的作用。
[0141 ] (I)由于具有独立于各自的铁芯而卷绕的多个线圈，与切换部，该切换部在转子的旋转开始时，使多个线圈的各自的末端彼此开路，在转子的旋转开始后，使多个线圈的各自的末端彼此短路，故在旋转开始时，使线圈的各自的末端彼此开路，没有因电磁感应而电流流过线圈、线圈没有磁化，由此，可显著地减少转子的旋转负荷转矩，可通过微小的驱动力使转子旋转。其结果是，可使驱动用电动机等的旋转驱动装置小型化，驱动时的省力性、省电性优良，并且在旋转开始后，通过使线圈的各自的末端彼此短路，借助电磁感应，流过线圈的电流使线圈磁化，通过在线圈中产生的磁场的作用，永久磁铁之间产生的排斥力和吸引力，由此使转子旋转，抑制转子的旋转的变动，不间断地进行基本一定的稳定的旋转，可提高输出，旋转的效率性、均匀性、输出的稳定性、节能性优良。
[0142](2)在转子的旋转开始时与旋转开始后，仅仅通过借助切换部，切换多个线圈的各自的末端彼此的开路与短路，可容易地降低旋转开始时的转子的旋转负荷转矩，并且可使旋转开始后的转子的旋转稳定，不必在转子的旋转中进行复杂的操作等，可简化操作，量产性、控制的容易性优良。
[0143](3)从永久磁铁而导向到各自的铁芯的磁通伴随转子的旋转而变化，但是，在第I磁铁部的永久磁铁与铁芯分别以等角度间隔而设置时，第I磁铁部的永久磁铁的数量与铁芯的数量相互不为对方的数量的整数倍，由此，没有全部的铁芯同时与永久磁铁重合的情况、没有全部的永久磁铁同时与铁芯重合的情况，在逐渐使时刻错开的同时，可依次使各自的线圈磁化，由于没有从全部的线圈同时作用排斥力或吸引力，故没有对转子的旋转施加制动，可通过作用于任意的线圈与永久磁铁之间的排斥力或吸引力，帮助转子的旋转，稳定地使转子旋转，转子的旋转的稳定性、效率性、节能性优良。
[0144](4)由于切换部具有连接于相应的线圈的末端之间的桥式整流器，可将流过各自的线圈的交流电流转换为直流电流而输出，故可将各自的桥式整流器的输出端子并联，形成并联电路，仅仅通过I个切换部切换并联电路的导通与截止，可同时地切换全部的线圈的各自的末端彼此的开路与短路，可简化电路，动作的简便性、确实性、稳定性优良。
[0145](5)具有第I转子围绕部，该第I转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕第I磁铁部的外周，与转子一起地旋转，由此，可以与转子的旋转方向相同的朝向，在第I转子围绕部上作用力，可使转子的旋转加速或稳定，旋转的效率性、稳定性优良，可谋求所输出的转矩的增加、稳定性。其原因在于，在转子的旋转时，线圈产生磁场，由于第I转子围绕部的通过而产生涡电流，通过该磁场的作用，产生使第I转子围绕部向转子的旋转方向偏置的力。
[0146](6)可通过第I转子围绕部围绕第I磁铁部的外周，在转子旋转时，于转子表面上突出的永久磁铁没有阻力，可顺利地使转子旋转，旋转的效率性优良，并且可使转子外周的气流稳定，可降低风噪音，低噪音性优良。
[0147](7)可通过围绕第I磁铁部的外周的第I转子围绕部，确实地固定永久磁铁的外表面，可防止永久磁铁的掉落，永久磁铁的固定的稳定性、动作的确实性优良。
[0148]按照采用本发明的实施方式I中的磁力旋转装置的带有磁力辅助的电动机，获得下述那样的作用。
[0149](I)可使使磁力旋转装置的旋转轴旋转的驱动用电动机小型化，通过小的力，使磁力旋转装置的转子旋转，获得大的输出(转矩)，节能性、驱动效率性优良，由此，可用作节能型的电动机，该电动机适合于驱动装载于汽车、船舶、铁路、飞机、建设机械等上的发电机等，对工厂、店铺、住宅等进行供电的用于自家发电等的电动机等。
[0150](实施方式2)
[0151]图3为实施方式2的磁力旋转装置的示意主视图，图4为沿图3的A—A线的剖视图，图5(a)为表示实施方式2的磁力旋转装置的第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部的示意立体图，图5(b)为表示实施方式2的磁力旋转装置的第I磁通遮蔽部件和第2永久磁铁围绕部的示意立体图。另外，与实施方式相同的部件采用同一标号，省略说明。
[0152]在图3和图4中，标号6b表示按照与后述的第2磁铁部15面对的方式形成于铁芯6的另一端部的第2相对面，标号7a、7b分别表示卷绕于铁芯6的第I相对面6a和第2相对面6b的附近的线圈，标号15表示磁力旋转装置I的第2磁铁部，该第2磁铁部按照沿转子3的旋转方向，永久磁铁14的铁芯6侧的端面14a的磁极以交替不同(N极和S极交替)的方式多个设置，按照在与转子3的旋转方向基本垂直的位置设置的永久磁铁4的端面4a和永久磁铁14的端面14a的磁极不同的方式，与第I磁铁部5并列设置，符号X表示磁铁侧中心线(图3)，该磁铁侧中心线将设置于与转子3的旋转方向基本垂直的位置的第I磁铁部5的永久磁铁4的端面4a的中心和第2磁铁部15的永久磁铁14的端面14a的中心连接，符号Y表示铁芯中心线(图3)，该铁芯中心线将形成于铁芯6上的第I相对面6a的中心与第2相对面6b的中心连接，α表示磁铁侧中心线X与铁芯侧中心线Y的错位角(图3)。
[0153]在本实施方式中，按照下述方式设置铁芯6，该方式为:磁铁侧中心线X与转子3的旋转方向相垂直，铁芯侧中心线Y相对于磁铁侧中心线X，在错位角α = I?20°的范围内斜交。
[0154]在本实施方式中，呈基本U字型或马蹄形的各自的铁芯6的一端部侧(第I相对面6a的附近)和另一端部侧(第2相对面6b的附近)，卷绕线圈7a、7b，但是，与实施方式I相同，分别于卷绕在各自的铁芯6上的线圈7a、7b的末端之间，连接桥式整流器9，将各自的桥式整流器9的输出端子并联，形成并联电路10，由此，仅仅通过一个开关部1a可切换并联电路10的导通、截止，可同时切换全部的线圈7a、7b的各自的末端彼此的开路与短路。
[0155]另外，也可代替采用桥式整流器9来形成并联电路10的方式，而于各自的铁芯6的线圈7a、7b的末端之间设置切换开路与短路的开关。
[0156]在图5中，标号16a表示磁力旋转装置I的第I永久磁铁围绕部，其由铁、硅铁、高导磁体镍合金等的强磁性体形成，其截面基本呈U字型，固定于转子3的外周上，围绕永久磁铁4的转子3侧的端部和转子3的旋转方向的两侧部，标号16b表示磁力旋转装置I的第2永久磁铁围绕部，其与第I永久磁铁围绕部16a—体地形成，围绕永久磁铁14的转子3侧的端部和转子3的旋转方向的两侧部，标号17a表示磁力旋转装置I的第I磁通遮蔽部件，其由铁、硅铁、高导磁铁镍合金、铁氧体、铝镍钴合金(Fe — Al — Ni — Co的合金)等的强磁性体并呈圆弧状地形成，其以覆盖的方式设置于永久磁铁4的铁芯6侧的端面4a侧上，标号17b表示磁力旋转装置I的第2磁通遮蔽部件，其与第I磁通遮蔽部件17a—体地形成，其以覆盖的方式设置于永久磁铁14的铁芯6侧的端面14a侧，标号18表示非磁性的螺栓等的紧固部件，其贯通设置于向各自的永久磁铁4、14的端面4a、14a的外侧而伸出的第I磁通遮蔽部17a和第2磁通遮蔽部件17b的端部，将第I磁通遮蔽部17a和第2磁通遮蔽部件17b与第I永久磁铁围绕部16a和第2永久磁铁围绕部16b连接。
[0157]在本实施方式中，围绕第I磁铁部5的永久磁铁4的第I永久磁铁围绕部16a，与围绕第2磁铁部15的永久磁铁14的第2永久磁铁围绕部16b—体地形成，但是，它们也可单独地形成。
[0158]此外，在本实施方式中，覆盖第I磁铁部5的永久磁铁4的第I磁通遮蔽部件17a，与覆盖第2磁铁部15的永久磁铁14的第2磁通遮蔽部件17b—体地形成，但是，它们也可单独地形成。
[0159]还有，也可通过与实施方式I的第I转子围绕部5a相同的转子围绕部，围绕第I磁通遮蔽部件17a和第2磁通遮蔽部件17b的外周。此时，转子围绕部也可分成围绕第I磁铁部5的外周的第I转子围绕部和围绕第2磁铁部15的外周的第2转子围绕部。另外，在设置转子围绕部的场合，还可省略第I磁通遮蔽部件17a和第2磁通遮蔽部件17b。
[0160]在实施方式2的磁力旋转装置IA中，不但设置第I磁铁部5，还并设有第2磁铁部15，但是由于动作、使用方法与实施方式I相同，故省略说明。另外，实施方式2的磁力旋转装置IA与实施方式I的磁力旋转装置I相同，可与驱动用电动机21相组合，用作带有磁力辅助的电动机。
[0161]按照本发明的实施方式2的发电机，不但具有通过实施方式I而获得的(I)?(4)的作用，还获得下述这样的作用。
[0162](I)具有第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部，它们由强磁性体形成，围绕第I磁铁部和第2磁铁部的永久磁铁的转子侧的端部与转子的旋转方向的两侧部，由此，抑制磁通的泄漏，使永久磁铁的铁芯侧的端面的磁通密度提高，这样，导入铁芯的磁通密度也可增加，由线圈而产生的排斥力和吸引力也可增加，有助于转子的旋转，转子的旋转的稳定性、驱动的效率性优良。
[0163](2)具有对第I磁铁部和第2磁铁部的永久磁铁的转子侧的端部与转子的旋转方向的两侧部进行围绕的第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部，由此，可保护永久磁铁的外周，并且可通过第I永久磁铁围绕部和第2永久磁铁围绕部，简单而确实地固定永久磁铁，可防止永久磁铁相对转子的脱落，组装作业性、耐久性优良。
[0164](3)包括第I磁通遮蔽部件和第2磁通遮蔽部件，它们是强磁性体，按照表面沿永久磁铁的轨道面的方式呈圆弧状而形成，固定于第I磁铁部和第2磁铁部的各自的永久磁铁的铁芯侧的端面上，使从表面发出的磁通发散而均匀化，由此，永久磁铁的磁通导向第I磁通遮蔽部件和第2磁通遮蔽部件，在从第I磁通遮蔽部件和第2磁通遮蔽部件发出的磁通导向铁芯时，磁通按照沿永久磁铁的轨道面的方式分散，在时刻错开的同时朝向铁芯，由此，在第I磁通遮蔽部件和第2磁通遮蔽部件通过铁芯的第I相对面和第2相对面时，在单位时间内从铁芯而承受的吸引力(阻碍旋转的力)也分散而变小。由此，可以微小的驱动力使转子旋转，可提高旋转效率。
[0165](4)由于将第I磁铁部的永久磁铁的端面的中心与第2磁铁部的永久磁铁的端面的中心进行连接的磁铁侧中心线，与将第I相对面的中心与第2相对面的中心进行连接的铁芯侦比间，形成错位角α，故由于转子的旋转，第I磁铁部从铁芯承受吸引力(或排斥力)时，第2磁铁部从铁芯承受排斥力(或吸引力)，无论对于转子的何种相位，均可减轻阻碍转子的旋转的铁芯的磁场磁力，可减轻转子的旋转负荷转矩。
[0166]另外，同样在实施方式I中，也可与本实施方式相同地设置围绕第I磁铁部的永久磁铁4的第I永久磁铁围绕部16a、覆盖第I磁铁部5的永久磁铁4的第I磁通遮蔽部件17a。但是，在设置第I磁通遮蔽部件17a的场合，既可通过第I转子围绕部5a来围绕第I磁通遮蔽部件17a的外周，也可省略第I转子围绕部5a。
[0167]此外，在实施方式I和2的磁力旋转装置1、IA中，对于在铁芯6的内侧转子3进行旋转的内转型的场合进行了说明，但是并不限于此，还可为在铁芯的外侧转子进行旋转的外侧转子型，即，外转型，在此场合，获得相同的效果。
[0168]产业上的利用可能性
[0169]本发明提供下述的磁力旋转装置和采用它的带有磁力辅助的电动机，在该磁力旋转装置中，在永久磁铁通过铁芯的相对面时，铁芯在阻碍转子的旋转的方向作用的排斥力、吸引力小，使转子的旋转负荷转矩减小，可通过微小的驱动力使转子旋转，并且通过于线圈中产生的磁场的作用，协助转子的旋转，可抑制转子的旋转的变动，进行基本一定且稳定的旋转，可获得大的转矩，旋转的效率性、均匀性、稳定性、节能性优良，通过用于发电机的驱动，可有效地进行发电，可有助于能量不足的消除。
[0170]标号的说明:
[0171]标号1、IA表示磁力旋转装置；
[0172]标号2表示旋转轴；
[ΟΙ73] 标号3表不转子；
[0174]标号4、14表示永久磁铁；
[0175]标号4a、14a表示端面；
[0176]标号5表示第I磁铁部；
[0177]标号5a表示第I转子围绕部；
[0178]标号6表示铁芯；
[0179]标号6a表示第I相对面；
[0180]标号6b表不第2相对面；
[0181]标号7、7a、7b表不线圈；
[0182]标号8表示切换部；
[0183]标号9表示桥式整流器；
[0184]标号10表示并联电路；
[0185]标号1a表示开关部；
[0186]标号15表示第2磁铁部；
[0187]标号16a表示第I永久磁铁围绕部；
[0188]标号16b表示第2永久磁铁围绕部；
[0189]标号17a表示第I磁通遮蔽部件；
[0190]标号17b表示第2磁通遮蔽部件；
[0191]标号18表示紧固部件；
[0192]标号20表示带有磁力辅助的电动机；
[0193]标号21表示驱动用电动机；
[0194]标号21a表不输出轴；
[0195]标号22表示动力传递部件；
[0196]符号X表示磁铁侧中心线；
[0197]符号Y表示铁芯侧中心线；
[0198]符号α表示错位角。
【主权项】
1.一种磁力旋转装置，其特征在于，该磁力旋转装置包括:转子，该转子安装于旋转轴上;第I磁铁部，在该第I磁铁部中，按照沿上述转子的旋转方向，端面的磁极交替地不同的方式设置多个永久磁铁;多个铁芯，该多个铁芯与上述第I磁铁部间隔开地设置，在其一端部，具有经由间隙而与上述第I磁铁部相对的第I相对面，各铁芯磁绝缘;多个线圈，它们独立地卷绕于各自的上述铁芯上;切换部，该切换部在上述转子的旋转开始时，使多个上述线圈的各自的末端彼此开路，在上述转子的旋转开始后，使多个上述线圈的各自的末端彼此短路。2.根据权利要求1所述的磁力旋转装置，其特征在于，在上述第I磁铁部的上述永久磁铁与上述铁芯分别以等角度间隔而设置时，上述第I磁铁部的上述永久磁铁的数量与上述铁芯的数量相互不为对方的数量的整数倍。3.根据权利要求1或2所述的磁力旋转装置，其特征在于，上述切换部包括:桥式整流器，其连接于各自的上述线圈的末端之间；并联电路，该并联电路将各自的上述桥式整流器的输出端子并联;开关部，该开关部切换该并联电路的导通和截止。4.根据权利要求1?3中的任意一项所述的磁力旋转装置，其特征在于，其包括第I永久磁铁围绕部，该第I永久磁铁围绕部由强磁性体形成，围绕上述第I磁铁部的上述永久磁铁的上述转子侧的端部与上述转子的旋转方向的两侧部。5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的磁力旋转装置，其特征在于，其包括第I转子围绕部，该第I转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕上述第I磁铁部的外周，与上述转子一起地旋转。6.根据权利要求1?5中的任意一项所述的磁力旋转装置，其特征在于，上述第I磁铁部包括第I磁通遮蔽部件，该第I磁通遮蔽部件由强磁性体，按照表面沿上述永久磁铁的轨道面的方式呈山形状或圆弧状而形成，固定于各自的上述永久磁铁的上述铁芯侧的端面上，使从表面发出的磁通分散而均匀化。7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的磁力旋转装置，其特征在于，其包括:第2磁铁部，该第2磁铁部按照下述方式与第I磁铁部并设，该方式为，沿上述转子的旋转方向，端面的磁极交替地不同，并且设置于与上述转子的旋转方向基本垂直的位置的永久磁铁彼此的端面的磁极不同；第2相对面，该第2相对面形成于上述铁芯的另一端部，经由间隙而与上述第2磁铁部相对， 设置于与上述转子的旋转方向基本垂直的位置的上述第I磁铁部的永久磁铁的端面的中心与上述第2磁铁部的永久磁铁的端面的中心连接而形成磁铁侧中心线，在将上述第I相对面的中心与上述第2相对面的中心连接而形成的铁芯侧中心线与上述磁铁侧中心线之间，形成错开角α。8.根据权利要求7所述的磁力旋转装置，其特征在于，其包括第2永久磁铁围绕部，该第2永久磁铁围绕部由强磁性体形成，围绕上述第2磁铁部的上述永久磁铁的上述转子侧的端部与上述转子的旋转方向的两侧部。9.根据权利要求7或8所述的磁力旋转装置，其特征在于，其包括第2转子围绕部，该第2转子围绕部由顺磁性材料形成，围绕上述第2磁铁部的外周，与上述转子一起地旋转。10.根据权利要求7?9中的任意一项所述的磁力旋转装置，其特征在于，上述第2磁铁部包括第2磁通遮蔽部件，该第2磁通遮蔽部件由强磁性体，按照表面沿上述永久磁铁的轨道面的方式呈山形状或圆弧状而形成，固定于各自的上述永久磁铁的上述铁芯侧的端面上，使从表面而发出的磁通分散而均匀化。11.一种带有磁力辅助的电动机，其特征在于，该带有磁力辅助的电动机包括:根据权利要求I?10中的任意一项所述的磁力旋转装置，与使上述磁力旋转装置的上述旋转轴旋转的驱动用电动机。
【文档编号】H02K1/27GK106030987SQ201480073873
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年11月25日
【发明人】生越诚
【申请人】株式会社M&G日本