BR112015024019B1

BR112015024019B1 - Gerador de imã

Info

Publication number: BR112015024019B1
Application number: BR112015024019-4A
Authority: BR
Inventors: Hitoshi Watanabe; Masakazu Kawagishi
Original assignee: Mitsuba Corporation
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2022-03-22
Also published as: WO2014156971A1; JP6154637B2; EP2980961A1; CN105009413B; BR112015024019A2; EP2980961B1; EP2980961A4; JP2014192933A; CN105009413A

Abstract

GERADOR DE IMÃ Este gerador de imã (1) é provido de um estator possuindo pluralidades de polos salientes (14) formados a partir de uma porção de trajeto magnético (15), em torno da qual é enrolada uma bobina e um saliência (16) que se prolonga a partir da extremidade dianteira da porção de trajeto magnético (15) e com um rotor (2) possuindo pluralidades de imãs permanentes (6) afixados a ele, de modo a se opor aos polos salientes (14), os ângulos de colocação ((Teta)1) de porções de trajeto magnético (15) adjacentes são feitos para serem aproximadamente iguais, e os ângulos de colocação de porções de extremidade dianteira (17) formados a partir da parte de extremidade dianteira de uma porção de trajeto magnético (15) e uma saliência (16) são configurados de tal modo que as porções de extremidade dianteira (17) da mesma fase possuem ângulos de colocação que coincidem com os ângulos de arco de polo dos imãs permanentes (6).

Description

[Campo Técnico]

[001] A presente invenção refere-se a um gerador de imã utilizando um imã permanente, e particularmente a um gerador de imã trifásico, conectado a um motor de uma motocicleta ou similar.

[002] É reivindicada a prioridade sobre o Pedido de Patente Japonesa No. 2013-063831, depositado em 26 de Março de 2013, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência.

[Técnica Fundamental]

[003] Um gerador de imã capaz de obter alta potência em uma estrutura simples é frequentemente usado como um gerador montado em uma motocicleta. O gerador de imã é configurado por um estator, em torno do qual são enroladas bobinas e um rotor equipado com imãs permanentes. O gerador de imã faz com que o rotor seja girado e acionado, por exemplo, por um motor. Deste modo, um campo magnético rotativo formado pelos imãs permanentes enlaça as bobinas, e é gerada força eletromotriz no lado do estator.

[004] Por outro lado, nas motocicletas recentes, com o avanço para equipamento de alta classe (montagem de um sistema eletrônico de coleta de pedágio (ETC), um sistema de navegação automotivo, etc.) ou a adição de dispositivos (montagem de um microcomputador para controle do motor, etc.) para reduzir o impacto ambiental, uma carga elétrica interna à motocicleta continua a aumentar. Por esta razão, um aumento adicional na potência e eficiência é requerido do gerador para a motocicleta.

[005] No gerador para a motocicleta, melhoramentos nos circuitos magnético e componentes são feitos dia a dia, para satisfazer a tal exigência. No gerador para a motocicleta, melhoramentos nos circuitos magnético e componentes são feitos dia a dia, para satisfazer a tal exigência, por exemplo, na Literatura de Patente 1, é descrito um gerador empregando um circuito magnético de potência mais alta, com eficiência mais alta. No gerador de imã da Literatura de Patente 1, podem ocorrer os seguintes problemas, que deveriam ser resolvidos.

[006] No gerador de imã da Literatura de Patente 1, uma vez que o número de polos salientes para o número 2p de polos magnéticos é 2p - 2, o número de polos salientes é reduzido. Por esta razão, no gerador de imã da Literatura de Patente 1, uma quantidade de geração de potência é reduzida em certos casos.

[007] No gerador de imã da Literatura de Patente 1, se o número de polos magnéticos é aumentado para assegurar a quantidade de geração de potência (por exemplo, 20 polos), é necessário um regulador de tensão do tipo a transistor de efeito de campo (FET) capaz de lidar com altas frequências. O regulador de tensão do tipo a FET é mais dispendioso do que um regulador de tensão utilizando um tiristor, e o custo do sistema é aumentado, o que aumenta os preços do produto.

[008] No gerador de imã da Literatura de Patente 1, uma vez que as fases podem diferir de uma para outra no número de polos salientes, a eficiência de geração de potência pode ser reduzida, devido a um desequilíbrio no número de polos salientes. Especialmente, em uma configuração de polos magnéticos (por exemplo, N = 12, 16) na qual pode ser usado um regulador de tensão econômico, o equilíbrio de geração de potência entre as fases desaparece facilmente devido ao desequilíbrio no número de polos salientes, e a eficiência de geração de potência pode se deteriorar.

[009] Então, é proposto um gerador no qual são dispostos muitos polos salientes. Na Literatura de Patente 2, é descrito um gerador no qual um ângulo de arranjo entre polos salientes em fase vizinhos coincide com um ângulo de arco de polo de um imã permanente, ao passo que um ângulo de arranjo entre polos salientes fora de fase vizinhos é configurado para ser menor que o ângulo de arco de polo do imã permanente.

[0010] No gerador de imã da Literatura de Patente 2, uma quantidade de geração de potência pode ser melhorada enquanto é mantida a mesma constituição. No gerador de imã da Literatura de Patente 2, o número de polos magnéticos pode ser também mantido abaixo de 16, enquanto é assegurada a quantidade de potência gerada. Por esta razão, é usado um regulador de tensão do tipo a tiristor barato, e deste modo pode ser suprimido um aumento no custo do sistema. No gerador de imã da Literatura de Patente 2, os polos salientes de cada fase podem ser uniformemente arranjados no gerador de imã. Assim, uma queda na eficiência de geração de potência devido ao desaparecimento do equilíbrio de geração de potência entre as fases pode ser evitada.

[Lista de Citação] [Literatura de Patente] [Literatura de Patente 1]

[0011] Publicação Internacional PCT No. WO2003/098781

[Literatura de Patente 2]

[0012] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2011-120429

[Sumário da Invenção] [Problema Técnico]

[0013] Embora o gerador de imã da Literatura de Patente 2 possa melhorar a quantidade de geração de potência, a eficiência de fabricação pode diminuir.

[0014] No gerador de imã da Literatura de Patente 2, um intervalo entre os polos salientes fora de fase vizinhos é configurado para ser mais estreito que um intervalo entre os polos salientes em fase vizinhos. Uma vez que os intervalos entre os polos salientes vizinhos não são iguais uns aos outros, quando as bobinas são enroladas em torno dos polos salientes, são necessárias medidas para, por exemplo, alterar uma velocidade de enrolamento para cada polo saliente. Por esta razão, a eficiência de fabricação pode ser reduzida.

[0015] A presente invenção destina-se a prover um gerador de imã capaz de impedir uma queda na eficiência de fabricação, enquanto garante um aumento na potência e eficiência da geração de potência.

[Solução para o Problema]

[0016] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, um gerador de imã inclui: um estator tendo pluralidades de polos salientes, cada um dos quais é constituído de uma porção de trajeto magnético, em torno do qual é enrolada uma bobina e uma saliência projetando-se lateralmente a partir de uma extremidade da porção de trajeto magnético; e um rotor arranjado de forma rotativa sobre uma circunferência interna ou externa do estator e possuindo pluralidades de imãs permanentes afixados em uma direção circunferencial, para ficarem opostos aos polos salientes. Os polos salientes são configurados de tal modo que cada uma das porções do trajeto magnético possui aproximadamente um mesmo ângulo de arranjo entre as porções de trajeto magnético adjacentes, e extremidades distais constituídas de partes de extremidades distais das porções de trajeto magnético, e as saliências são configuradas de tal modo que um ângulo de arranjo entre as extremidades distais que estão em fase é configurado para ser o mesmo que um ângulo de arco de polo de cada um dos imãs permanentes.

[0017] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, no primeiro aspecto, os polos salientes adjacentes apenas aos polos salientes que estão em fase, apresentam as saliências dispostas em ambos os lados na direção circunferencial, e os polos salientes adjacentes aos polos salientes que estão fora de fase apresentam as saliências dispostas somente de um lado adjacente a cada um dos polos salientes fora de fase em qualquer direção circunferencial.

[0018] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, no segundo aspecto, as quantidades de prolongamento das saliências são configuradas para serem aproximadamente uniformes.

[0019] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, no primeiro aspecto, os polos salientes apresentam as saliências dispostas de ambos os lados na direção circunferencial, e os polos salientes adjacentes aos polos salientes que estão fora de fase são configurados de tal modo que uma quantidade de prolongamento de cada uma das saliências dispostas do primeiro lado na direção circunferencial, é diferente de cada uma das protrusões dispostas de um segundo lado na direção circunferencial.

[0020] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, no segundo ou terceiro aspecto, o gerador de imã inclui bobinas dispostas para corresponder aos polos salientes adjacentes aos polos salientes fora de fase. Cada uma das bobinas possui uma parte de prevenção de enrolamento irregular, que evita o enrolamento irregular da bobina, de um lado oposto a cada um dos polos salientes em fase.

[0021] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, em qualquer um do primeiro ao quinto aspectos, as pluralidades de polos salientes dispostos adjacentes a cada outro na direção circunferencial, são formados em fase e são dispostos no mesmo ângulo elétrico.

[Efeitos Vantajosos da Invenção]

[0022] De acordo com o gerador de imã anteriormente mencionado, uma vez que o ângulo de arranjo para as projeções dos polos salientes se aproxima do ângulo de arco de polo para os imãs permanentes, a eficiência da geração de potência pode ser impedida de ser reduzida pelo colapso do equilíbrio de geração de potência entre as fases. Consequentemente, um aumento na potência e eficiência do gerador pode ser realizado.

[0023] Por outro lado, uma vez que cada uma das porções de trajeto magnético apresenta o mesmo ângulo entre porções de trajeto magnético vizinhas dos polos salientes, é possível enrolar de forma eficiente as bobinas em torno das porções de trajeto magnético e evitar uma queda na eficiência de fabricação.

[Breve Descrição dos Desenhos]

[0024] Figura 1 é uma vista em corte mostrando uma configuração de um gerador 1, de acordo com uma primeira realização da presente invenção.

[0025] Figura 2 é uma vista mostrando formas e um arranjo de polos salientes 14 no gerador 1.

[0026] Figura 3 é uma vista mostrando extremidades distais 17.

[0027] Figura 4 é uma vista mostrando uma configuração de um gerador 51, de acordo com uma segunda realização da presente invenção.

[0028] Figura 5 é uma vista mostrando uma configuração de um gerador 61, de acordo com uma terceira realização da presente invenção.

[0029] Figura 6 é uma vista mostrando uma bobina 40.

[0030] Figura 7 é uma vista mostrando um gerador convencional 91.

[Descrição das Realizações]

[0031] A seguir, uma realização da presente invenção será descrita em detalhe com base nos desenhos.

[0032] Figura 1 é uma vista em corte mostrando uma configuração de um gerador 1, de acordo com uma primeira realização da presente invenção.

[0033] Figura 2 é uma vista mostrando formas e um arranjo de polos salientes 14 no gerador 1.

[0034] Figura 3 é uma vista (ou uma vista parcial ampliada da Figura 2), mostrando extremidades distais 17.

[0035] O gerador 1 é um assim chamado gerador de imã do tipo de rotor externo. O gerador 1 é usado, por exemplo, como um gerador de corrente alternada (ACG) de uma motocicleta. De forma aproximada, o gerador 1 é constituído de um rotor 2 e um estator 3. Na descrição a seguir, M indica o número de polos salientes do estator 3. N indica o número de polos magnéticos dos imãs permanentes 6 (do rotor 2). θp indica um ângulo de arco de polo de cada imã permanente 6. θ1 indica um ângulo de arranjo para porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14. θ2 indica um ângulo de arranjo para extremidades distais 17 dos polos salientes 14 que estão em fase. X indica o número de fases (X = 3 no caso de três fases). Todos dentre θp, θ1 e θ2 são ângulos mecânicos.

[0037] O rotor 2 é montado sobre um virabrequim 4 de um motor, e funciona como um elemento de campo.

[0038] O estator 3 é montado em um alojamento 5 do motor, e funciona como uma armadura.

[0039] Os imãs permanentes 6 são montados sobre o rotor 2. As bobinas 7 são montadas sobre o estator 3.

[0040] Quando o rotor 2 gira do lado externo das bobinas 7, um campo magnético rotativo que os imãs permanentes 6 criam, enlaça as bobinas 7. Então, ocorre uma força eletromotriz nas bobinas 7, e é realizada a geração de eletricidade.

[0041] O rotor 2 é disposto de forma rotativa fora do estator 3. O rotor 2 é equipado com culatra de rotor 11 e uma saliência de rotor 12 que são formados de um material magnético, tal como ferro.

[0042] A culatra de rotor 11 é um elemento cilíndrico de fundo equipado com um fundo 11a e uma porção cilíndrica 11b.

[0043] As pluralidades de imãs permanentes 6 são arranjados sobre uma superfície circunferencial interna da porção cilíndrica 11b, em uma direção circunferencial.

[0044] Os 16 imãs permanentes 6 são dispostos regularmente no ângulo de arco de polo θp de 22,5o de tal modo que polaridades nos lados de superfícies internas destes tornam-se alternadamente um polo N e um polo S. O número N (=2p onde p é o inteiro) dos polos magnéticos dos imãs permanentes 6 é 16 (p = 8).

[0045] A saliência de rotor 12 é configurada de uma porção de flange 12a possuindo uma forma de disco e uma porção de saliência 12b tendo uma forma aproximadamente cilíndrica.

[0046] A porção de flange 12a é montada para ser concêntrica com a culatra de rotor 11 no centro do fundo 11a da culatra de rotor 11.

[0047] A porção de saliência 12b é instalada no centro da porção de flange 12a em um estado de prolongamento. A porção de saliência 12b se estende ao longo de uma linha central da porção de flange 12a, e é ajustada por conicidade a uma extremidade do virabrequim 4. Quando o virabrequim 4 gira, a saliência de rotor 12 também gira juntamente com o virabrequim 4, e o rotor 2 gira fora das bobinas 7.

[0048] O estator 3 é equipado com um núcleo de estator 13 formado empilhando diversas lâminas de aço. As pluralidades de polos salientes 14 são formados no núcleo de estator 13.

[0049] Cada um dos polos salientes 14 é configurado de uma porção de trajeto magnético 15 colunar, em torno da qual uma das bobinas 7 é enrolada, e uma protuberância 16 que se projeta a partir de uma extremidade avançada da porção de trajeto magnético 15 em uma direção circunferencial. Uma porção de cada polo saliente 14, que é oposta ao imã permanente 6 é referida como a extremidade distal 17. A extremidade distal 17 é configurada de uma parte de extremidade distal 15t da porção de trajeto magnético 15 e protuberância 16.

[0050] As bobinas 7 são enroladas em torno de circunferências externas das porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14.

[0051] O gerador 1 é um gerador que gera corrente alternada trifásica. Com relação aos polos salientes 14, seis polos salientes são providos para cada uma das fases U, V e W. O número M dos polos salientes do estator 3 é 18. O gerador 1 possui uma estrutura de 16 polos/18 polos.

[0052] A seguir, um arranjo dos polos salientes 14 do gerador 1 será descrito em comparação com um arranjo de polos salientes 94 de um gerador convencional 91.

[0053] Figura 7 é uma vista mostrando o gerador convencional 91. O gerador convencional 91 é um gerador descrito na Literatura de Patente 2. No gerador 91, os mesmos elementos que os do gerador 1 recebem os mesmos símbolos.

[0054] Na descrição a seguir, os seis polos salientes 14 formando a fase U podem ser referidos como U1 a U6. Os seis polos salientes 14 formando a fase V podem ser referidos como V1 a V6. Os seis polos salientes 14 formando a fase W podem ser referidos como W1 a W6.

[0055] Conforme mostrado na Figura 2, no gerador 1, as porções de trajeto magnético 15 dos 18 polos salientes 14 são dispostas no mesmo ângulo. No gerador 1, um ângulo θ1 entre as porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14 vizinhos é ajustado para θ1 = 360o/M. Por exemplo, o ângulo θ1 entre a porção de trajeto magnético 15 do polo saliente 14 servindo como U1 e a porção de trajeto magnético 15 do polo saliente 14 servindo como W6 é ajustada para 20,0o. O ângulo θ1 é ajustado independentemente do ângulo de arco de polo θp.

[0056] Conforme mostrado na Figura 2, o gerador 1 apresenta polos salientes 14a nos quais as protuberâncias 16 de cada polo saliente 14 são dispostas de ambos os lados de cada porção de trajeto magnético 15 na direção circunferencial, e polos salientes 14b nos quais a protuberância 16 de cada polo saliente 14 é disposta de um lado de cada porção de trajeto magnético 15, na direção circunferencial.

[0057] No gerador 1, as protuberâncias 16 são dispostas de ambos os lados de cada um dos polos salientes 14a (por exemplo, U2, V2, W2, etc.) adjacentes somente aos polos salientes 14 em fase, na direção circunferencial. Por exemplo, o polo saliente 14a servindo como U2 é adjacente somente aos polos salientes 14 servindo como U1 e U2 que estão em fase. As protuberâncias 16 são dispostas de ambos os lados do polo saliente 14a (ou da porção de trajeto magnético 15) servindo como U2 na direção circunferencial. Uma quantidade de prolongamento (extensão circunferencial) de cada protuberância 16 pode ser arbitrariamente configurada, porém as quantidades de prolongamento do par de protuberâncias 16 são as mesmas.

[0058] Em adição, no gerador 1, os polos salientes 14b (por exemplo, U1, V1, W1, etc.) adjacentes aos polos salientes 14 fora de fase apresentam as protuberâncias 16, cada uma das quais é disposta somente de um lado (um lado) adjacente ao polo saliente 14 fora de fase em qualquer direção circunferencial. Por exemplo, o polo saliente 14b servindo como U1 é adjacente ao polo saliente 14 servindo como W6 que está fora de fase.

[0059] O polo saliente 14b (ou a porção de trajeto magnético 15) servindo como U1 tem a protuberância 16 disposta somente de um lado adjacente ao polo saliente 14 servindo como W6, que está fora de fase em qualquer direção circunferencial. Uma quantidade de prolongamento (extensão circunferencial) da única protuberância 16 é a mesma de cada uma do par de protuberâncias 16 que estão dispostas no polo saliente 14a (ou porção de trajeto magnético 15) servindo como U2.

[0060] Os polos salientes 14 do gerador 1 são configurados para apresentar as formas e arranjo anteriormente mencionados, no sentido de reduzir as desvantagens do gerador convencional 91, enquanto mantém (conserva) as vantagens do gerador convencional 91.

[0061] Conforme mostrado na Figura 7, o gerador 91, quando os polos salientes 94 em fase são adjacentes um ao outro, um ângulo entre as porções de trajeto magnético 95 é configurado para 22,5o. As protuberâncias 96 de cada polo saliente 94 são dispostas de ambos os lados, em uma direção circunferencial.

[0062] Por esta razão, no gerador 91, os três polos salientes 94 (ou extremidades distais 97) formando a mesma fase são opostos um ao outro para serem localizados sobre linhas centrais dos polos magnéticos dos imãs permanentes 6 ao mesmo tempo. Por exemplo, a extremidade distal 97 do polo saliente 94 servindo como U1 é oposta a um polo N do imã permanente 6, a extremidade distal 97 do polo saliente 94 servindo como U2 é oposta a um polo S do imã permanente, e a extremidade distal 97 do polo saliente 94 servindo como U3 é oposta a um polo N do imã permanente 6, sobre as linhas centrais dos respectivos polos magnéticos, ao mesmo tempo. Por esta razão, o gerador 91 tem uma vantagem de ser capaz de realizar geração de potência altamente eficiente.

[0063] Por outro lado, quando polos salientes 94 fora de fase são adjacentes um ao outro, um ângulo entre as porções de trajeto magnético 95 é configurado para 15,0o. As protuberâncias 96 de cada polo saliente 94 são dispostas de ambos os lados em uma direção circunferencial.

[0064] Por esta razão, quando os polos salientes 94 fora de fase são adjacentes um ao outro, um espaço entre as porções de trajeto magnético 95 é reduzido. Consequentemente, em comparação com quando os polos salientes 94 em fase são adjacentes um ao outro, é difícil que as bobinas 7 sejam enroladas em torno das porções de trajeto magnético 95.

[0065] No gerador 91, as porções de trajeto magnético 95 em torno das quais as bobinas 7 são facilmente enroladas e as porções de trajeto magnético 95 em torno das quais as bobinas 7 não são enroladas facilmente, são misturadas e então a eficiência do trabalho de enrolamento das bobinas 7 pode ser reduzida.

[0066] Em contraste, no gerador 1, todos os ângulos θ1 entre as porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14 vizinhos são ajustados para 20,0o. Por esta razão, o gerador 1 é diferente do gerador 91 em que as porções nas quais o espaço entre as porções de trajeto magnético 15 é largo e as porções nas quais o espaço entre as porções de trajeto magnético 15 é estreito, não são misturadas no estator 3. No gerador 1, o espaço entre as porções de trajeto magnético 15 é uniforme.

[0067] Por esta razão, é possível enrolar de forma eficiente as bobinas 7 em torno das porções de trajeto magnético 15 e evitar uma queda na eficiência de fabricação. Também, o número de espiras de cada bobina 7 enrolado em torno de cada porção de trajeto magnético 15 pode ser aumentado, e então pode ser realizado um aumento na potência e eficiência do gerador 1.

[0068] Em adição, no gerador 1, os polos salientes 14a adjacentes somente aos polos salientes 14 em fase apresentam as protuberâncias 16, das quais cada duas são dispostas em ambos os lados, na direção circunferencial. Também, os polos salientes 14b adjacentes aos polos salientes 14 fora de fase apresentam as protuberâncias 16, cada uma das quais é disposta somente de um lado adjacente ao polo saliente 14 fora de fase, em qualquer direção circunferencial.

[0069] Então, no gerador 1, o ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 dos polos salientes 14 vizinhos é configurado para 22,5o.

[0070] O ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 é um ângulo entre posições centrais das extremidades distais 17 na direção circunferencial.

[0071] Consequentemente, no gerador 1, a extremidade distal 17 do polo saliente 14 servindo como U1 é oposta a um polo N do imã permanente 6, a extremidade distal 17 do polo saliente 14 servindo como U2 é oposta a um polo S do imã permanente 6 e a extremidade distal 17 do polo saliente 14 servindo como U3 é oposta a um polo N do imã permanente 6, sobre linhas centrais dos respectivos polos magnéticos, ao mesmo tempo. Por esta razão, similarmente ao gerador 91, o gerador 1 pode realizar geração de potência altamente eficiente.

[0072] Conforme mostrado na Figura 2, no gerador 1, os três polos salientes 14 são dispostos adjacentes um ao outro na direção circunferencial, e formam um conjunto de polos 21. Por exemplo, o polo saliente 14 servindo como U1, o polo saliente 14 servindo como U2 e o polo saliente 14 servindo como U3 são dispostos adjacentes um ao outro, na direção circunferencial. Um conjunto de polos de fase U, 21Ua, é formado por estes três polos salientes 14.

[0073] Também, os três polos salientes 14 em fase estão dispostos no mesmo ângulo elétrico. Em cada conjunto de polos 21, três polos salientes 14 são opostos aos imãs permanentes 6 de contrapolaridade e possuem o mesmo ângulo elétrico.

[0074] As extremidades distais 17 dos três polos salientes 14 no conjunto de polos 21 são ajustadas aproximadamente para o mesmo ângulo θ2 que o ângulo de arco de polo θp do imã permanente 6, de tal modo que os polos salientes vizinhos são opostos um ao outro, com os polos magnéticos tendo polaridades diferentes.

[0075] Nos três polos salientes 14 no conjunto de polos 21, as direções de enrolamento das bobinas 7 enroladas em torno dos polos salientes 14 vizinhos são configuradas para direções opostas uma à outra. Por exemplo, a bobina 7 enrolada em torno do polo saliente 14 servindo como U1 e a bobina 7 enrolada em torno do polo saliente 14 servindo como U2 possuem as direções de enrolamento opostas uma à outra.

[0076] Do mesmo modo, os polos salientes 14 de V1, V2 e V3 constituindo a fase V são dispostos adjacentes um ao outro, e formam um conjunto de polos 21Va. Os polos salientes 14 de W1, W2 e W3 constituindo a fase W são dispostos adjacentes um ao outro e formam um conjunto de polos 21Wa.

[0077] Nos conjuntos de polos 21Va e 21Wa, V1 a V3 e W1 a W3 são opostos aos imãs permanentes 6 de contrapolaridade do mesmo ângulo elétrico. Os ângulos θ2 entre as extremidades distais 17 dos polos salientes 14 de V1 a V3 e W1 a W3 são configurados para 22,5o.

[0078] As bobinas 7 às quais é aplicada corrente elétrica em uma direção reversa são dispostas em torno dos polos salientes 14 em fase (V1 e V2, V2 e V3, W1 e W2 e W2 e W3) que são adjacentes uma à outra.

[0079] O conjunto de polos 21 para cada fase é provido em um conjunto. Os dois conjuntos de polos 21 são dispostos através de um centro de rotação O do rotor 2, para facearem um com o outro. Um conjunto de polos 21Ub é provido em uma posição na qual o conjunto de polos 21Ub faceia o conjunto de polos 21Ua através do centro de rotação O. Similarmente, com relação aos conjuntos de polos 21Va e 21Wa, são providos conjuntos de polos 21Vb e 21Wb.

[0080] Estes conjuntos de polos salientes 14 (U4, U5 e U6 para a fase U, V4, V5 e V6 para a fase V e W4, W5 e W6 para a fase W) são também dispostos nos conjuntos de polos 21Ub, 21Vb e 21Wb.

[0081] No gerador 1, os seis polos salientes 14 para cada fase são dispostos regularmente. Por esta razão, mesmo em uma configuração magnética (o número de polos magnéticos, N = 16) na qual um regulador de tensão do tipo a tiristor pode ser usado, e o equilíbrio de geração de potência entre as fases não entra em colapso, e pode ser evitada uma queda na eficiência da geração de potência.

[0082] Deste modo, o gerador 1 de acordo com a primeira realização da presente invenção aproxima o ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 dos polos salientes 14 em fase do ângulo de arco de polo θp do imã permanente. Então, pode ser evitado que a eficiência de geração de potência seja reduzida pelo colapso do equilíbrio de geração de potência entre as fases. Consequentemente, um aumento da potência e eficiência do gerador 1 pode ser realizado.

[0083] Por outro lado, uma vez que os ângulos θ1 entre as porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14 vizinhos são ajustados uniformemente, é possível enrolar de modo eficiente as bobinas 7 em torno das porções de trajeto magnético 15 e evitar o decréscimo da eficiência de fabricação. Também, o número de espiras da bobina 7 enroladas em torno de cada porção de trajeto magnético 15 pode ser aumentado, e então pode ser efetuado o aumento da potência e eficiência do gerador 1.

[0084] Figura 4 é uma vista em corte mostrando uma configuração de um gerador 51 de acordo com uma segunda realização da presente invenção. No gerador 51, os mesmos elementos que os do gerador 1 de acordo com a primeira realização recebem os mesmos símbolos, e uma descrição destes será omitida.

[0085] Conforme mostrado na Figura 4, no gerador 51, protuberâncias 16 dos polos salientes 14 são dispostas de ambos os lados das porções de trajeto magnético 15, em uma direção circunferencial. Os polos salientes 14 são configurados por polos salientes 14a, nos quais os valores de prolongamento do par de protuberâncias 16 são os mesmos e por polos salientes 14b nos quais os valores de prolongamento do par de protuberâncias 16 são diferentes.

[0086] No gerador 51, as protuberâncias 16 são dispostas de ambos os lados de cada um dos polos salientes 14a, quando os polos salientes 14a (por exemplo, U2, V2, W2, etc.) são adjacentes somente aos polos salientes 14 em fase, na direção circunferencial. Por exemplo, o polo saliente 14a servindo como U2 é adjacente apenas aos polos salientes 14 servindo como U1 e U3 que estão em fase. As protuberâncias 16 são dispostas de ambos os lados do polo saliente 14a (ou da porção de trajeto magnético 15) servindo como U2, na direção circunferencial. Um valor de prolongamento (ângulo circunferencial) de cada protuberância 16 pode ser estabelecido arbitrariamente, mas o valor de prolongamento do par de protuberâncias 16 é o mesmo. Por exemplo, o valor de prolongamento da protuberância 16 é ajustado para ser α mm maior que o da protuberância 16 no gerador 1 de acordo com a primeira realização.

[0087] Em adição, no gerador 51, as protuberâncias 16 são dispostas de ambos os lados de cada um dos polos salientes 14b, quando os polos salientes 14b (por exemplo, U1, V1, W1, etc.) são adjacentes aos polos salientes 14 fora de fase, na direção circunferencial. Neste sentido, a protuberância 16 (16a) disposta de um lado (um lado) adjacente ao polo saliente 14 fora de fase, em qualquer direção circunferencial, é longa, e a protuberância 16 (16b) disposta de um lado (um lado) adjacente ao polo saliente 14 em fase, em qualquer direção circunferencial, é curta.

[0088] Por exemplo, o polo saliente 14b servindo como U1 é adjacente ao polo saliente 14b servindo como W6 que está fora de fase. O polo saliente 14b (ou porção de trajeto magnético 15) servindo como U1 tem a protuberância 16 longa disposta no lado adjacente ao polo saliente 14b servindo como W6 que está fora de fase, em qualquer direção circunferencial. Um valor de prolongamento (extensão circunferencial) da protuberância 16 é o mesmo que o de cada par de protuberâncias 16 disposto no polo saliente 14a (ou porção de trajeto magnético 15) servindo como U2. O valor do prolongamento da protuberância 16 (16b) é, por exemplo, configurado para α mm.

[0089] Deste modo, no gerador 51, o par de protuberâncias 16 no polo saliente 14b adjacente ao polo saliente 14 fora de fase é configurado de tal maneira que a protuberância 16 (16a) disposta no lado (um lado) adjacente ao polo saliente 14 é longa, e de tal modo que a protuberância 16 (16b) disposta no lado (um lado) adjacente ao polo saliente 14 em fase é curta. O valor do prolongamento da protuberância 16a é configurado para ser α mm maior que o da protuberância 16 do gerador 1, e a protuberância 16b é prolongada do mesmo valor (α mm) que a protuberância 16a. Consequentemente, as posições centrais das extremidades distais 17 dos polos salientes 14b são as mesmas que no gerador 1. Isto é, no gerador 51, um ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 dos polos salientes 14 é ajustado para 22,5o.

[0090] Então, no gerador 51 de acordo com a segunda realização da presente invenção, são obtidos os mesmos efeitos que os do gerador 1 de acordo com a primeira realização. Isto é, o ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 dos polos salientes 14 em fase se aproxima de um ângulo de arco de polo θp do imã permanente, e então pode ser evitado que a eficiência de geração de potência seja reduzida pelo colapso do equilíbrio de geração de potência entre as fases. Consequentemente, um aumento na potência e eficiência do gerador 51 pode ser realizado.

[0091] Por outro lado, uma vez que o ângulo θ1 entre as porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14 vizinhos é ajustado uniformemente, é possível enrolar de forma eficiente as bobinas 7 em torno das porções de trajeto magnético 15 e evitar uma queda na eficiência de fabricação. Também, o número de espiras da bobina 7 enroladas em torno de cada porção de trajeto magnético 15 pode ser aumentado, e então pode ser obtido o aumento da potência e eficiência do gerador 51.

[0092] A presente invenção não está limitada às realizações acima, mas pode ser modificada de vários modos, sem se afastar da essência da presente invenção.

[0093] Por exemplo, nas realizações anteriormente mencionadas, é mostrado o gerador possuindo a estrutura de 16 polos/18polos. Entretanto, conforme mostrado na Figura 5, um gerador 61 possuindo uma estrutura de 16 polos/12 polos é também possível.

[0094] Nas realizações anteriormente mencionadas, é mostrado o caso em que o gerador de acordo com a presente invenção é usado como um dínamo elétrico. Entretanto, o gerador pode também ser usado como um motor.

[0095] Por exemplo, podem ser providas as bobinas 40 correspondentes aos polos salientes 14 (ver Figura 6). Duas bobinas 40 tendo formas simétricas são montadas para um polo saliente 14. Cada uma das bobinas 40 é formada de uma parte de proteção de corpo de enrolamento 40a, cobrindo uma superfície circunferencial externa da porção de trajeto magnético 15 e uma parte de proteção em dente 40b cobrindo a extremidade distal 17 (ou a protuberância 16). A parte de proteção de corpo de enrolamento 40a é formada em uma seção transversal aproximadamente em forma de U. A parte de proteção em dente 40b é formada em uma borda da ponta da parte de proteção de corpo de enrolamento 40a, para ser perpendicular à parte de proteção de corpo de enrolamento 40a, pendendo em uma forma de flange.

[0096] Conforme mostrado na Figura 6, a bobina 40 disposta para o polo saliente 14b, adjacente ao polo saliente 14 fora de fase, possui uma parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular 41 formada de um lado (lado faceando o polo saliente 14 em fase) no qual nenhuma protuberância 16 está presente. A parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular 41 é formada para ser perpendicular à parte de proteção de corpo de enrolamento 40a, pendendo em uma forma de flange. A parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular 41 é integralmente formada com a parte de proteção em dente 40b. A parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular 41 é formada para apresentar um valor de prolongamento menor que a parte de proteção em dente 40b.

[0097] A parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular 41 é provida para a bobina 40. Deste modo, a bobina 7 pode ser impedida de ser enrolada irregularmente no lado no qual a protuberância 16 está presente.

[0098] A parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular 41nao está limitada a ser formada pendendo na forma de flange com relação à parte de proteção de corpo de enrolamento 40a. Diversas ranhuras correspondentes a fios de cobre da bobina 7 podem ser formadas em uma superfície da parte de proteção de corpo de enrolamento 40a.

[0099] O gerador anteriormente mencionado pode ser também aplicado a uma combinação de gerador e motor, como o estator ACG da motocicleta. Nas realizações anteriormente mencionadas, foi mostrado o exemplo no qual o gerador de acordo com a presente invenção é aplicado ao gerador para a motocicleta. O gerador pode também ser aplicado a geradores ou motores para outros usos.

[00100] Nas realizações anteriormente mencionadas, foi mostrado o exemplo no qual a presente invenção é aplicada ao gerador do tipo de rotor externo. Entretanto, a presente invenção pode também ser aplicada a um assim chamado gerador do tipo de rotor interno, no qual um rotor é arranjado dentro de um estator.

[00101] Nas realizações anteriormente mencionadas, o gerador cujas fases são três foi descrito. Entretanto, a presente invenção também pode ser aplicada a outros geradores multi fase, tais como geradores de cinco fases.

[00102] Nas presentes realizações, foi mostrado o caso no qual o ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 em fase é idêntico ao ângulo de arco de polo θp do imã permanente 6, porém a presente invenção não está limitada a isto. O ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 em fase precisa coincidir aproximadamente com o ângulo de arco de polo θp dos imãs permanentes 6. Também, o ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 pode diferir ligeiramente do ângulo de arco de polo θp do imã permanente 6. Em adição, o ângulo θ2 entre as extremidades distais 17 em fase pode coincidir aproximadamente com o ângulo de arco de polo θp do imã permanente 6, e uma forma da extremidade distal 17 de cada polo saliente 14 não está limitada às presentes realizações.

[00103] Nas presentes realizações, o caso no qual as porções de trajeto magnético 15 dos polos salientes 14 são providas equidistantemente foi mostrado, porém a presente invenção não está limitada a isto. Isto é, uma área de cada ranhura precisa somente ser aproximadamente uniforme. Como nas presentes realizações, quando os ângulos de arco de polo θp dos imãs permanentes 6 são cada um de 20o, estes não precisam ser equiangulares, porém deveriam estar entre 22,5o ±2,5o (dentro de 12,5% do ângulo de arco de polo θp, para cada imã permanente 6).

[00104] Nas presentes realizações, foram mostrados casos nos quais o espaço formado entre as porções de trajeto magnético 15 é uniforme, porém a presente invenção não está limitada a isso. Isto é, enquanto cada espaço é aproximadamente uniforme, uma quantidade de bobinas em cada espaço é aproximadamente a mesma, e então o mesmo efeito pode ser produzido.

[Aplicabilidade Industrial]

[00105] De acordo com o gerador de imã anteriormente mencionado, uma vez que o ângulo do arranjo para as protuberâncias dos polos salientes se aproxima do ângulo de arco de polo para os imãs permanentes, a eficiência de geração de potência pode ser impedida de ser reduzida pelo colapso do equilíbrio de geração de potência entre as fases. Consequentemente, um aumento na potência e eficiência do gerador pode ser realizado.

[00106] Por outro lado, uma vez que o ângulo entre as porções de trajeto magnético vizinhas dos polos salientes é configurado uniformemente, é possível enrolar de modo eficiente, as bobinas em torno das porções de trajeto magnético e impedir uma queda na eficiência de fabricação.

[Lista de Símbolos de Referência]

[00107] 1, 51, 61: gerador (gerador de imã) 2: rotor 3: estator 6: imã permanente 7: bobina 14: polo saliente 15: porção de trajeto magnético 15t: porção de extremidade distal 16: protuberância 17: extremidade distal 40: bobina 41: parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular θp: ângulo de arco de polo θ1: ângulo de arranjo para porções de trajeto magnético θ2: ângulo de arranjo para extremidades distais

Claims

1. Gerador de imã (1, 51, 61), compreendendo: um estator (3) tendo uma pluralidade de polos salientes (14), cada um dos quais é constituído de uma porção de trajeto magnético (15) em torno do qual uma bobina (7) é enrolada e uma saliência (16) projetando-se lateralmente a partir de uma extremidade da porção de trajeto magnético (15); e um rotor (2) arranjado de forma rotativa sobre uma circunferência interna ou externa do estator (3) e possuindo uma pluralidade de imãs permanentes (6) afixados em uma direção circunferencial, para ficarem opostos aos polos salientes (14); caracterizado pelo fato de que os polos salientes (14) são configurados de tal modo que todas as porções do trajeto magnético (15) possuem o mesmo ângulo de arranjo entre as porções de trajeto magnético adjacentes (15), e os polos salientes (14) tem extremidades distais (17) tendo superfícies que são arranjadas para serem opostas aos ímãs permanentes, cada superfície das extremidades distais (17) inclui uma área (15t) da porção de trajeto magnético (15) e uma área da saliência (16); um ângulo de arranjo entre posições centrais das superfícies das extremidades distais (17) na direção circunferencial que estão em fase é configurado para ser o mesmo que um ângulo de arco de polo (θp) de cada um dos imãs permanentes (6) os polos salientes (14) adjacentes apenas aos polos salientes que estão em fase têm as saliências (16) dispostas em ambos os lados na direção circunferencial; e os polos salientes (14) adjacentes aos polos salientes que estão fora de fase têm as saliências (16) dispostas somente de um lado adjacente a cada um dos polos salientes (14) fora de fase em qualquer direção circunferencial.

2. Gerador de imã (1, 51, 61) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que valores de prolongamento das saliências (16) são configurados para serem uniformes.

3. Gerador de imã (1, 51, 61) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: os polos salientes (14) têm as protuberâncias (16) dispostas de ambos os lados na direção circunferencial; e os polos salientes (14) adjacentes aos polos salientes (14) que estão fora de fase são configurados de tal modo que uma quantidade de prolongamento de cada uma das saliências (16) dispostas em um primeiro lado na direção circunferencial é diferente de cada uma das protrusões (16) dispostas de um segundo lado na direção circunferencial.

4. Gerador de imã (1, 51, 61) de acordo com a reivindicação 2 ou 3, compreendendo adicionalmente bobinas (40) dispostas para corresponder aos polos salientes adjacentes aos polos salientes (14) fora de fase, caracterizado pelo fato de cada uma das bobinas (40) tem uma parte de prevenção de enrolamento de bobina irregular (41), que evita o enrolamento irregular da bobina (7), de um lado oposto a cada um dos polos salientes (14) em fase.

5. Gerador de imã (1, 51, 61) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que polos salientes (14) em fase dispostos adjacentes um ao outro na direção circunferencial são dispostos no mesmo ângulo elétrico.