CN115336151A - 磁齿轮马达 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够抑制在紧固构件内部流动的涡电流而减少电力损失的磁齿轮马达。具有定子(10)、设置成能够相对于定子旋转且具备沿周向排列配置的多个磁极片(21)及多个间隔件(22)的第一转子(20)、以及与第一转子设置成同轴状的第二转子(30)。间隔件由沿轴向具有间隔地配置的多个分割间隔件(22a)和将多个分割间隔件沿轴向紧固的多个紧固用具(22b)构成,分割间隔件与紧固用具被电绝缘。
Description
技术领域
本申请涉及磁齿轮马达。
背景技术
作为风力发电装置的发电机,使用将磁性减速器与马达一体化的磁齿轮马达。磁齿轮马达包括:低速转子;与低速转子同轴状设置的高速转子;以及具有定子线圈及永磁铁的定子。在使用磁齿轮马达作为风力发电装置的发电机的情况下,低速转子与风车连动地旋转,通过低速转子的旋转在定子线圈产生感应电力而进行发电。
低速转子沿周向配置有多个磁极片。一个磁极片通过将多个薄板状的电磁钢板沿轴向层叠而构成。作为沿轴向固定该磁极片的方法,公开了在多个磁极片之间沿周向配置金属制的棒状的紧固构件,在轴向的两端设置金属制的端板的方法。通过利用紧固构件沿轴向紧固两端的端板而将磁极片沿轴向固定。在这样构成的低速转子中,形成有在金属制的紧固构件与端板之间环流的电流环路,在旋转时在该电流环路产生感应电流。特别是在高速旋转时,该感应电流增大,磁齿轮马达中的电力损失增大。
针对这样的问题,在以往的磁齿轮马达中,公开了在紧固构件与一方的端板之间配置绝缘构件而将在紧固构件与端板之间环流的电流环路隔断的方法(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5286373号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在以往的磁齿轮马达中,在紧固构件的内部感应出的涡电流形成在轴向上长的紧固构件整体中流动的一个大的环路。因此,存在无法抑制以在紧固构件内部流动的涡电流为起因的电力损失这样的问题。
本申请是为了解决上述那样的课题而作出的发明,其目的在于提供一种能够抑制在紧固构件内部流动的涡电流而减少电力损失的磁齿轮马达。
用于解决课题的方案
本申请的磁齿轮马达具有:定子,所述定子具备定子线圈及定子永磁铁;第一转子,所述第一转子与定子隔着第一空隙地设置成能够相对于定子旋转,并具备沿周向排列配置的多个磁极片及分别配置在多个磁极片之间的非磁性金属的多个间隔件;及第二转子,所述第二转子与第一转子隔着第二空隙地设置成与第一转子为同轴状,并具备沿周向排列配置的多个转子永磁铁。并且,间隔件由沿轴向具有间隔地配置的多个分割间隔件和将多个分割间隔件沿轴向紧固的多个紧固用具构成,分割间隔件与紧固用具被电绝缘。
发明效果
本申请的磁齿轮马达具有间隔件,该间隔件由沿轴向具有间隔地配置的多个分割间隔件和将多个分割间隔件沿轴向紧固的多个紧固用具构成,分割间隔件与紧固用具被电绝缘。由于作为紧固构件的间隔件与紧固用具相互被电绝缘,因此在紧固构件内部流动的涡电流被分割成多个。其结果是,能够抑制在紧固构件内部流动的涡电流而减少电力损失。
附图说明
图1是实施方式1的磁齿轮马达的剖视示意图。
图2是实施方式1的低速转子的侧视图。
图3是实施方式1的低速转子的俯视图。
图4是实施方式2的低速转子的示意图。
图5是实施方式3的低速转子的侧视图。
图6是实施方式3的低速转子的侧视图。
图7是实施方式4的低速转子的示意图。
图8是实施方式5的低速转子的侧视图。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明用于实施本申请的实施方式的磁齿轮马达。需要说明的是,在各图中,同一附图标记表示相同或相当的部分。
实施方式1.
图1是实施方式1的磁齿轮马达的剖视示意图。图1是磁齿轮马达的与轴向垂直的面的剖视示意图。本实施方式的磁齿轮马达1具备定子10、与该定子10隔着空隙地设置成能够相对于定子10旋转的低速转子20、以及与该低速转子20隔着空隙地设置成同轴状的高速转子30。定子10、低速转子20及高速转子30为圆筒状的形状,配置成同轴状。本实施方式的磁齿轮马达1从外径侧按照定子10、低速转子20及高速转子30的顺序配置。
定子10具备圆筒状的定子铁芯11、定子线圈12、以及定子永磁铁13。定子铁芯11具有向内周侧突出的12个齿14,在齿14之间形成有12个插槽15。定子线圈12和定子永磁铁13配置于插槽15。
圆筒状的低速转子20具备:沿周向排列配置的多个磁极片21;以及分别配置在多个磁极片21之间的多个非磁性金属的间隔件22。磁极片21和间隔件22分别配置各17个。
高速转子30具备:圆筒状的高速转子铁芯31;以及在高速转子铁芯31的外周侧的表面沿周向排列配置的10个转子永磁铁32。本实施方式的磁齿轮马达1是所谓的10极12槽的磁齿轮马达。而且,由磁极片数/极对数决定的增速比成为17/5即3.4,高速转子30以低速转子20的转速的3.4倍旋转。
图2是本实施方式的低速转子20的侧视图。图2是从内径侧观察磁齿轮马达1的侧视图。在图2中,纵向是磁齿轮马达1的轴向,横向是周向。低速转子20具备沿周向排列配置的多个磁极片21和非磁性金属的间隔件22。一个磁极片21通过将多个薄板状的电磁钢板沿轴向层叠而构成。作为间隔件22的材料,可以使用非磁性不锈钢、钛、铝、黄铜、铜等。间隔件22由沿轴向具有间隔地配置的多个分割间隔件22a和将多个分割间隔件22a沿轴向紧固的多个紧固用具22b构成。作为使用紧固用具22b将分割间隔件22a沿轴向紧固的方法,可以使用例如使用螺钉进行紧固的方法等。多个分割间隔件22a与磁极片21在周向上接触。在低速转子20的轴向的两端配置有圆环状的夹持器23。轴向的两端的紧固用具22b经由夹持器23将多个分割间隔件22a紧固。夹持器23将作为磁极片21层叠的电磁钢板沿层叠方向固定。
图3是本实施方式的低速转子20的俯视图。不过,在图3中,省略夹持器23。如图3所示,低速转子20通过沿周向排列配置的多个磁极片21和间隔件22成为圆筒状的形状。
在本实施方式的低速转子20中,分割间隔件22a与紧固用具22b电绝缘。作为将分割间隔件22a与紧固用具22b电绝缘的方法,例如,存在向分割间隔件22a与紧固用具22b的接触面插入片状的绝缘构件的方法。作为片状的绝缘构件,可以使用例如硅橡胶制的膜。作为其他的方法,存在对分割间隔件22a及紧固用具22b中的至少一方的表面进行绝缘处理的方法。作为对金属构件的表面进行绝缘处理的方法,可以使用例如向金属构件的表面涂布绝缘清漆的方法、向金属构件的表面喷镀绝缘性的陶瓷或树脂的方法等。
在本实施方式的低速转子20中,通过具有间隔地配置的多个分割间隔件22a和将多个分割间隔件22a沿轴向紧固的多个紧固用具22b而构成间隔件。因此,多个紧固用具22b的轴向长度的合计比多个分割间隔件22a的轴向长度的合计长。
在这样构成的磁齿轮马达中,在作为紧固构件的间隔件22的内部感应出的涡电流成为在间隔件22a及紧固用具22b的各自的内部被分割的涡电流。原因是分割间隔件22a与紧固用具22b被电绝缘的缘故。因此,在间隔件22感应出的涡电流不会形成沿轴向长的较大的一个环路。在轴向长度相同的紧固构件中,形成了被分割成多个的较短的多个环路时的涡电流的合计电流量比形成了沿轴向长的较大的一个环路时的涡电流的电流量小。其结果是,本实施方式的磁齿轮马达能够抑制以涡电流为起因的电力损失。
需要说明的是,本实施方式的磁齿轮马达设为将定子10、低速转子20及高速转子30从外径侧按此顺序设置的结构,但是并不局限于该结构。而且,本实施方式的磁齿轮马达并不局限于10极12槽的磁齿轮马达。
另外,在本实施方式的磁齿轮马达中,使用夹持器23将作为磁极片21层叠的电磁钢板沿层叠方向固定。作为其他的固定方法,也可以使用铆紧将层叠的电磁钢板沿层叠方向固定。在该情况下,可以去除夹持器23。
实施方式2.
作为风力发电装置的发电机使用的磁齿轮马达为直径几米的大型结构。因此,有时将转子分离成多个区段地制作,在安装时使这些区段成为一体而完成转子。
图4是实施方式2的低速转子的示意图。在图4中,上图是本实施方式的低速转子的侧视图,下图是俯视图。在图4的上图中,省略紧固用具及夹持器。而且,在图4的下图中,省略夹持器。本实施方式的低速转子20构成为,在沿周向配置的间隔件22之中,例如每隔90度分开的四个部位的间隔件22能够沿周向分离。
如图4的上图所示,一个间隔件22的沿轴向排列的多个分割间隔件22a构成为能够在周向分割面22c上下分离,以使低速转子20能够沿周向分离。这样构成的低速转子20能够分离成多个区段。如图4的下图所示,使用紧固用具22b将多个区段沿周向紧固而成为低速转子20。
在这样构成的磁齿轮马达中,组装性得以改善,并且当在分割的区段存在不良情况时,能够仅更换该区段。而且,在大型的磁齿轮马达的情况下,有时也会通过以分割的区段来运输低速转子而使运输费用变得便宜。
实施方式3.
图5是实施方式3的低速转子的侧视图。本实施方式的低速转子20构成为能够沿轴向分离成多个区段。如图5所示,沿周向排列的分割间隔件22a构成为能够在轴向分割面22d上下分离,以使分割间隔件22a能够沿轴向分离。所有的间隔件22都具备该能够沿轴向分离的分割间隔件22a。同时,磁极片21也构成为能够在轴向分割面22d沿轴向分离。
这样构成的低速转子20能够沿轴向分离成两个区段。两个区段如图5所示,使用第二紧固用具22e将分离的分割间隔件22a彼此沿轴向紧固而成为低速转子20。
这样构成的磁齿轮马达能改善组装性,并且当在分割的区段存在不良情况时,可以仅更换该区段。而且,在大型的磁齿轮马达的情况下,有时也会通过以分割的区段来运输低速转子而使运输费用变得便宜。
图6是实施方式3的另一低速转子的侧视图。在图6所示的低速转子20中,在轴向分割面22d处分离的分割间隔件22a的一方形成有空穴22f。利用该空穴22f,将分离的分割间隔件22a通过第二紧固用具22e紧固。
这样构成的磁齿轮马达能改善组装性,并且当在分割的区段存在不良情况时,能够仅更换该区段。而且,在大型的磁齿轮马达的情况下,有时也会通过以分割的区段来运输低速转子而使运输费用变得便宜。
需要说明的是,在本实施方式中,说明了将低速转子沿轴向分离成两个区段的方法。沿轴向分离的区段也可以为三个以上。
实施方式4.
图7是实施方式4的低速转子的示意图。在图7中,上图是本实施方式的低速转子的侧视图,下图是俯视图。如图7所示,在本实施方式的低速转子20中,沿周向排列配置的分割间隔件22a彼此在内径侧及外径侧成为一体。
这样构成的低速转子20由于分割间隔件22a与磁极片21的高低差消失,因此能够降低低速转子20的空气阻力。其结果是,低速转子20的旋转效率提高,并且也能够减少噪音。而且,能够增大分割间隔件22a的刚性,因此低速转子20整体的刚性也增大。此外,在组装磁齿轮马达时,低速转子插入到定子与高速转子之间。此时,以定子永磁铁及转子永磁铁的吸引力为起因,低速转子可能会与定子或高速转子接触。通过使用本实施方式的分割间隔件22a,也能够防止与定子或高速转子的接触引起的磁极片21的破损。
需要说明的是,在本实施方式中,分割间隔件22a彼此在内径侧及外径侧成为一体。作为与之不同的结构,可以在分割间隔件22a彼此之间配置成为与分割间隔件22a不同的部件的非磁性金属制的薄板。这样构成的低速转子20由于分割间隔件22a与磁极片21的高低差消失,因此能够减少低速转子20的空气阻力。需要说明的是,从防止组装时与定子或高速转子接触引起的磁极片的破损这样的观点出发,可以在组装后将该非磁性金属制的薄板拆下。
实施方式5.
图8是实施方式5的低速转子的侧视图。在本实施方式的低速转子中,间隔件具备散热构件。如图8所示,本实施方式的低速转子20在沿轴向具有间隔地配置的多个分割间隔件22a之间具备非磁性的散热构件24。散热构件24与磁极片21及分割间隔件22a接触。作为散热构件24的材料,可以使用作为非金属材料的例如具有高导热性的树脂等。
这样构成的低速转子20由于分割间隔件22a间的空隙消失,因此能够减少低速转子20的空气阻力。其结果是,低速转子20的旋转效率得以提高,并且也能够减少噪音。而且,由于能够增大间隔件22的刚性,因此低速转子20整体的刚性也增大。此外,能够经由散热构件24使由磁极片21及分割间隔件22a产生的热量扩散。
需要说明的是,在本实施方式中,由于间隔件22具备散热构件24,因此低速转子20的重量增加。当低速转子20的重量增加时,低速转子20的旋转效率下降。因此,散热构件24的材料优选比重小的材料。此外,为了使散热构件24轻量化,也可以将散热构件24设为中空结构或存在切口部的结构。
本申请虽然记载了各种例示的实施方式及实施例,但是一个或多个实施方式记载的各种特征、形态及功能并不局限于特定的实施方式的应用,可以单独或者以各种组合应用于实施方式。
因此,在本申请说明书公开的技术的范围内可想到未例示的无数的变形例。例如,包括对至少一个结构要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况、以及提取至少一个结构要素并与其他实施方式的结构要素组合的情况。
附图标记说明
1磁齿轮马达,10定子,11定子铁芯,12定子线圈,13定子永磁铁,14齿,15插槽,20低速转子,21磁极片,22间隔件,22a分割间隔件,22b紧固用具,22c周向分割面,22d轴向分割面,22e第二紧固用具,22f空穴,23夹持器,24散热构件,30高速转子,31高速转子铁芯,32转子永磁铁。
Claims (5)
1.一种磁齿轮马达,具有:
定子,所述定子具备定子线圈及定子永磁铁;
第一转子,所述第一转子与所述定子隔着第一空隙地设置成能够相对于所述定子旋转,并具备沿周向排列配置的多个磁极片及分别配置在多个所述磁极片之间的非磁性金属的多个间隔件;及
第二转子,所述第二转子与所述第一转子隔着第二空隙地设置成与所述第一转子为同轴状,并具备沿周向排列配置的多个转子永磁铁,
所述磁齿轮马达的特征在于,
所述间隔件由沿轴向具有间隔地配置的多个分割间隔件和将所述多个分割间隔件沿轴向紧固的多个紧固用具构成,所述分割间隔件与所述紧固用具被电绝缘。
2.根据权利要求1所述的磁齿轮马达,其特征在于,
多个所述间隔件中的至少一个间隔件包含的多个所述分割间隔件能够沿周向分离。
3.根据权利要求1或2所述的磁齿轮马达,其特征在于,
多个所述分割间隔件中的至少一个分割间隔件能够沿轴向分离。
4.根据权利要求1所述的磁齿轮马达,其特征在于,
沿周向排列的多个所述分割间隔件彼此一体形成。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的磁齿轮马达,其特征在于,
所述间隔件在沿轴向具有间隔地配置的多个所述分割间隔件之间具备非磁性的散热构件。
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