CN1388623A - 具有永久磁铁型转子的电动发电机 - Google Patents

Abstract

一种具有定子和永久磁铁型转子2的电动发电机,在转子周向表面或附近安置p·n块永久磁铁块,这里p是转子的极数,n是等于或大于2的整数,每个永久磁块满足下列条件:(θi)－(θi+1)=(Ai·p/2)。假定顺时针方向为+时,Ai为第i个永久磁块和(i+1)个永久磁块的夹角,θi是第i个永久磁块的磁化方向和其向外的径向之间的夹角,θi+1是(i+1)个永久磁块的磁化方向和其向外的径向之间的夹角,当定子1包括m个具有等间隔的显极时,该电动发电机满足下式:m/p≤1.5。由此可使电动发电机减小尺寸,增大效率并减小齿槽效应转矩。

Description

具有永久磁铁型转子的 电动发电机

发明背景

1.发明领域

本发明关于转子具有永久磁铁的永久磁铁型电动发电机，更具体地说，本发明关于表面磁铁型电动发电机，它的永久磁铁安置在转子表面上。另外，本发明还关于按同样结构形成的线性发动机和轴向间隙型电动发电机。

2.传统技术

电动发电机按其结构、机构和控制模式分成各种类型，人们已采用永久磁铁作转子来制成永久磁铁型电动发电机。在这些永久磁铁型电动发电机中，永久磁铁安置在转子表面上方的表面磁铁型电动发电机是一种小尺寸高效率的电动发电机。

在IEEE的磁性学论文集1998年第四期、卷34第2060～2062页上，K.Atallah等公开了当k.Halback建议的磁化矢量配置加到表面磁铁型转子的圆筒形磁铁上时，可以做成具有大间隔磁通密度和正弦磁通密度配置的理想的转子。下面，一个具有理想的磁化矢量配置的圆筒形磁铁被称作为理想的Halback磁铁。然而这种理想的Halback磁铁因为它的磁化矢量配置条件实际是做不出来的。因此，需要得到一种圆筒形磁铁，它具有的磁化配置尽可能接近理想的Halback磁铁。

这类磁铁的一种是磁极各向异性的Halback磁铁，该磁铁由具有理想的Halback磁铁产生的磁场再生的配置的磁场磁化。正如在IEEE磁性学论文集1998年第四期第34卷第2060～2062及PCT国际公开号No.WO97/37362中公开的，这种磁极各向异性的Halback磁铁非常接近于正弦表面磁通密度配置，还表明正向波形的感应的反向电压，另外还可增加电动发电机的扭矩。

然而，这种磁性各向异性的Halback磁铁与理想的Halback磁铁相比，它包括具有不足的磁化量和磁化方向偏差的部分。尤其是具有不足磁化量的部分会产生由电枢磁场消磁的倾向，从电动发电机的性能稳定性角度看，这是不符合要求的。

另外，在这种磁极各向异性的Halback磁铁中，圆筒形磁铁本身必须在接近理想Halback磁铁的磁化矢量配置的条件下定向和磁化，为了进行定向和磁化，需要非常大的磁场。因此，除了制造相对较小的圆筒形磁铁外，制造大尺寸的圆筒形磁铁是很困难的。

正如在应用物理期刊1988年第十期卷64第5986～5987页由E.Potenziani等公开的和IEEE磁性学论文集1992第二期卷28第1390～1393页由M.Marinescu等公开的另一种圆筒形磁铁，它具有的磁化配置接近于理想的Halback磁铁，它是一种具有分步磁化矢量配置的分段的Halback磁铁，该磁化矢量配置是由一个极性的圆筒形磁铁得出的，该磁铁分成多个磁块，并通过逐步地转动相应磁块的磁化方向而得出的。这种磁铁的表面磁通密度配置与径向定向磁铁相比接近于正弦波形，但它包含较高的谐波分量。然而，由于可对每个磁块进行定向和磁化，可除去磁化不足部分，也可使消磁的可能性尽量降低。特别是按照M.Marinescu等的分析，已经表明，如果一个极分成3或4块，可以增大由具有6个极和18条槽的电动发电机产生的扭矩，并可减小它的齿槽效应转矩。

为了改进电动发电机的特性，要求增强如上所述的转子的性能。然而，由于电动发电机的性能是由定子和转子的联合来确定的，因此必须是定子和转子的相应性能是优良的，它的联合也必须恰当。

发明概述

因此，本发明的目的在于减小尺寸、增大效率并减小永久磁铁型电动发电机的齿槽效应转矩。

按照本发明的一个方面。为达到上述目的，在具有定子和永久磁铁型转子的电动发电机中，在朝向定子的转子的周向面上或其附近，安置了p·n块永久磁块，其中p为转子极的数量，n是等于或大于2的整数，并且每个永久磁铁块满足下列条件(a)～(e)；

(θi)-(θi+1)＝±(Ai·p/2)               (1)

其中，当假设顺时针方向为+时，Ai是第i个永久磁铁块和第(i+1)个永久磁铁块的径向中心线之间形成的角，

θi是第i个永磁块的磁化方向和它的向外的径向之间形成的角，

θi+1是第(i+1)个永磁块的磁化方向和它的向外的径向之间形成的角，

±中的+是指内转子型电动发电机的情况，±中的-是指外型电动发电机的情况。

附图概述

图1是加上本发明的沿垂直于转动轴剖开的内转子永久磁铁型电动发电机的10的剖视图。

图2A～2D是表示磁块21剖面形状的例子的示图，

图3A和3B是说明磁块21的磁化方向21a的示图，

图4是说明磁块21的磁化方向21a的另一示图，

图5是一个曲线图，它表示8极表面磁铁型电动发电机中的定子的显极数m和转子极数p的比率m/p和齿的最大磁通密度之间的关系，

图6是一个曲线图，它表示另一8极表面磁铁型电动发电机的定子的显极数m和转子的极数p的比率m/p和齿的最大磁通密度之间的关系，

图7A～7F是每极具有不同段数的、沿垂直于转动轴剖切的6极表面磁铁型转子的剖视图，

图8是表示每极具有不同段数的6极表面磁铁型转子的表面磁通密度配置的曲线图，

图9是表示每极具有不同段数的6极表面磁铁型转子的表面磁通密度配置中高谐波分量的配置情况的示图，

图10是一个曲线图，它表示每一极具有不同段数的10极表面磁铁型转子的磁铁厚度t和转子外径r之比和表面磁通密度中的基波分量之间的关系，

图11是表示每一个极具有不同段数的电动发电机的齿槽效应转矩的相对值的示图，

图12是表示相对于磁化误差的齿槽效应转矩增长率的曲线图，

图13是由薄的金属圆管4覆盖的转子2的垂直于转动轴的剖面图，

图14A和14B是表示磁铁固定件25的剖面形状的例子的、垂直于它的转动轴剖切的示图，

图15A和15B是表示转子2的剖面形状的例子的、垂直于它的转动轴剖切的示图，

图16A和16B是表示磁铁固定件25的垂直于转动轴剖切的剖面形状的例子的示图，

图17A和17B是表示转子2的垂直于转动轴的剖面的剖面形状的例子的示图，

图18A和18B是表示另一转子2的垂直于转动轴的剖面形状的例子的示例，

图19A和19B是表示又一转子2的垂直于转动轴的剖面形状的例子的示例，

图20是外转子永久磁铁型电动发电机10的垂直于转动轴的剖视图，本发明用于该电动发电机上。

发明的实施例

下面参照附图来说明本发明的实施例。

图1表示代表本发明第一个实施例的内转子永久磁铁型电动发电机10的垂直于转动轴的剖面结构，该电动发电机10包括一个定子1和一个转子2。

定子1具有12个显极和12条槽，同心绕组(未示出)加到定子上。定子1上的齿11和铁芯座12分别由叠层的电磁铜板形成，在同心绕组加到齿11中后插入铁芯座12，这就制成了定子1。转子2放置在定子1内，从而可在轴承(未示出)的支持下绕转动轴转动。轴承由端部支架(未示出)支撑，通过固定端部支架和围绕定子的罩(未示出)来构成该电动发电机。

转子2具有转子轴22和围绕它的磁块21(仅在一个上给出参照数字)。转子轴22最好由铁磁性材料、如铁制成，不过转子轴22不是必须由铁磁性材料制成。亦即，正如在本实施例中的内转子型的情况下，由于向磁铁内侧的磁通的漏泄很小，转子轴不要求是用作轭架的铁芯，即使转子轴是非铁磁性材料制成的，转子轴虽然稍稍减小了表面磁通密度，仍然保持一定的机械强度。

每个磁块21是一块永久磁铁，它的磁化方向定成如箭头21a所示的一个方向。图2表示磁块21的形状的例子。在图2A～2D中，示出了磁块21沿通常的圆柱形磁铁的径向的剖面形状。图2A表示为一个弧形，图2B为锥台形，图2C是多角形，图2D是长方形。作为磁块21，如图2A所示的、并按照下面将说明的由方程(1)确定的磁化方向上的状态安置的弧形磁块是最优选的。然而，其它的不是弧形的磁块，如果磁化方向配置满足方程(1)，如图2B～2D所示的锥台形，多角形或三角形等磁块也是可以接受的。另外，如果由相应磁块确定的磁化方向配置满足方程(1)，就没有必要使相应的磁块分成不相同的各段。

在本实施例的转子2中，一个极由三个磁块21构成。图1所示的转子2是8极表面磁铁型转子，磁块21直接粘接在转子轴22上。相互的磁块21、相应的磁块21和转子轴22由环氧系列的胶胶接并相互固定在一起。为了增加磁铁表面上的磁通密度，胶层越薄越好，另一方面，为了确保胶接强度，必须提供相应厚度的胶层。因此，必须提供与预定胶接强度相对应的胶层，预定的胶接强度要求按照转子的形状和尺寸、磁铁的形状和尺寸以及所使用的材料来确定。

作为用作磁块21的磁铁，可采用任何铁素体系列的胶接和烧结的磁铁、NdFeB系列的胶接和烧结的磁铁、Sm-Co系列的烧结的磁铁和SmFeN系列的磁铁。然而，由于每个磁块21磁化成与箭头21a所示方向平行的方向，从磁性能和磁化性的角度看，最好采用定向磁铁，其中包括各种烧结的磁铁和各向异性的胶接磁块。特别是由于人们关心的如本实施的分段的Halback磁铁会由于反向磁场而被消磁，因此可推荐具有大的抗磁力的磁铁、特别优选推荐NdFeB烧结磁铁。另外，不必要求相邻磁块相互紧密地胶接在一起，在它们之间可插入一个垫块。该垫块可以是非铁磁性材料或铁磁性材料的，然而可优选具有比磁铁的残余磁场密度大的饱和磁通密度的铁磁性材料。

另外，可采用VSM(样品振动型磁性仪)来测量和确定相应磁块21的磁化矢量，亦即，在利用具有与磁块同样形状的Ni样品来得到构形的校准系数后，在改变VSM的磁场方向和磁块的附着方向的同时测量磁场的磁化，显示最大测量磁化的方向是磁化方向。另外，由分开体积的磁化所得出的量代表磁化量。

可以确定，为下面的说明所进行的实验所采用的磁场不要求进行任何校准，这是由于它的构形是与Ni样品的测量结果一致的。另外，所有磁块的磁化方向均落入它们的指定方向的±2°的范围内，此外磁化量的变化在±3％之内。如果理想的磁化矢量和实际的磁化矢量之间的差的绝对值(磁化矢量的误差)小于理想磁化矢量的绝对值的20％，这种磁块的磁化状态就是可以接受的。

对于本发明实施例的分段的Halback磁铁，如果相应的磁块进行了足够的磁化，就可获得指定的特性。然而，采用这个方法，相应的磁化的磁铁必须安置成环形。为此，有一种更易制造的方法，其中在以预定形式安置非磁性磁块后，再磁化该磁块。另外在胶接非磁性磁块后，还可磁化该磁块。采用这些替换方法，常发生磁化方向上的磁化不足的问题，然而如果误差在上述可接受的范围内，可以得到预定的性能。

下面将参照图3A和3B来说明磁块21的磁化方向21a。图3A和3B表示磁块21的布置情况，其中转子的磁极数假设为P，每个磁极由n块磁块21构成。

在本实施例中，当假定顺时针方向为正时，Ai为第i个永久磁块21和(i+1)个永久磁块21的径向中心线之间形成的角，θi是第i个永久磁块21的磁化方向21a和其向外的直径方向之间形成的角，θi+1是第(i+1)个永久磁块21的磁化方向21a和其向外的直径方向之间形成的角，满足下列条件：

(θi)-(θi+1)＝(Ai·p/2)          (1)

对于磁块的磁化方向，只要在相邻磁块之间使方程(1)成立，任何方向可确定为参考方向。这意味着，即使任何一个磁块具有如图3B所示的经向的磁极方向、或一个磁块具有如图4所示的相对于径向倾斜10°的极化方向，以这些方向作为参照方向，均可获得基本相同的特征。

另外，如果在将圆筒形磁铁沿通过垂直平面的轴向分成多个部分，相应分开的部分偏置合适的斜角，仍能减小电动发电机的齿槽效应转矩。

在定子1的每个齿11上，除集中绕组外，还缠绕一个探测线圈，用以测量在相关的齿11中流动的磁通。最大的磁通密度由转子2转动时检测线圈中的感应电压确定，其结果如图5所示。

在该试验中所用的转子2的极p数对整个转子来说是8，一个极的分段数为1，2和4。对于分段数为1的磁块来说，采用与径向平行的而不是径向磁化的一块磁铁。另外，采用了显极数m为6，9，12和24的定子，此外，定子显极m数与转子极p数之比m/p的相应值为0.75，1.125，1.5和3.0。定子芯采用具有饱和磁通密度为1.9T的材料。

正如在图5中看到，齿的最大磁通密度随比率m/p增大而增大，一直增大到接近芯材的饱和磁通密度。在一个极一段的情况(不分段)、即径向磁化的情况下，即使比率m/p增大，不会达到饱和磁通密度，然而，如果段数大于1，在比率m/p为1.5时，基本达到饱和磁通密度，在m/p超过1.5时，可以看出由于饱和了，磁通密度可以基本不增大。从图5可看得很清楚，通过使用分段的Halback磁铁，按照本发明，一个转子的圆筒形表面磁铁的每个极均分成若干块，这就增大了位于转子的高表面磁通密度上的定子齿中的磁通密度，并且该磁通密度将随着它们的条件而饱和。这种倾向随着分段数量和比率m/p的增大而更加明显。因此，对分段的Halback磁铁的转子来说，优选比率m/p小于1.5。

接着，为了测量按照每一个极的分段数量的转子的表面磁通密度配置的差异，采用如图7A～7F所示的具有不同分段数量的6极表面磁铁型转子来测量磁通密度。亦即图7A～7F表示转子2，它分别由每个极1～6块磁块21(相应的图中仅示出一个参照数字)构成。箭头21a(相应图中仅示出一个参照数字)表示相应磁块21的指向和它们的磁化方向。在本实施例中，磁块21采用了NdFeB系列烧结磁铁。另外，磁块21的径向厚度t和转子2的外径(包括磁块厚度)r之间的比率t/r定为0.4，采用活性区直径为1mm的霍尔元素来测量这样构成的表面磁铁型转子的表面磁通密度配置。测量结果如图8所示，其示出与一对磁极相对应的在120°上的表面磁通密度。

从上面的图示可以很清楚看出，尽管一般(未分段)的表面磁通密度配置表现出长方形波形，但分段数增大的其它配置呈现出接近于正弦波形的波形。

因此位于显示转子2的高表面磁通密度部分上的定子齿11放置在仿佛是磁饱和的条件下，当齿11磁饱和时，将产生齿槽效应转矩。在这个例子中，如果齿11的周向宽度加宽到能降低磁通密度，就可抑制齿槽效应转矩。然而，由于在定子槽中设有绕组，转矩也由供到绕组的电流确定，如果以上述方式设计成使齿加宽，并使槽变窄，就不能加上必要的绕组，也不能获得预定的电动发电机的特性。

有鉴于此，本发明人发现，对分段的Halback磁铁型转子来说，限制每个极的齿数并加宽齿11的宽度是一种优选的定子结构，亦即如果转子的每一个极的定子的显极m数按下列不等式(2)确定，就可满足上述条件。

m/p≤1.5                   (2)

在不等式(2)的条件下，绕组可以集中绕组来缠绕。在集中绕组中，显极数等于线圈数，与配线绕组相比，集中绕组是简单易行的。另外，通过采用齿和芯座分开的分开的芯，该分开的芯可在齿上加上集中绕组后组装，可增大绕组的间隔系数，并可增强磁负荷，因此可减小电动发电机的尺寸。在这个例子中，m/p的值定为大于0.75，小于1.5。如果没有满足这个条件，必须加宽集中绕组的槽开口部分的宽度，另外，由于槽的数量太多，整个周向的槽开口部分的宽度就必须加得很宽。由此将增大齿槽效应转矩。因此，m/p的值在大于0.75和小于1.5的范围内是进一步推荐的。

由于在图1所示的电动发电机中，m＝12和p＝18，满足不等式(2)所表示的条件，与用具有同样特性的磁铁材料制成的径向磁化的磁铁的转子相比，满足上述条件的表面磁铁型转子的表面磁通密度配置还是约为正弦波，这一点下面将要说明。另外，在本实施例的表面磁通配置的基本波分量显示出比径向磁化形成的值要大。

图9表示在图8所示的磁通密度配置的波形上所进行的波形分析的结果。图9表示与分段数量一致的包含在表面磁通密度配置中的高谐波分量的强度。从图9可以看出，随着分段数量的增加，主要的基本波分量增大。因此，可以认为在分段数量增大时，可产生大的扭矩。另外，可以看出，较高的谐波分量移动到较高程度时，总的较高的谐波分量随着分段数量的增加而减小。结果，可以认为分段数量的增大将有助于减小齿槽效应转矩。

在理想的Halback磁铁中，已经知道当磁铁增厚时，最大的表面磁通密度增大。然而，对分段的Halback磁铁来说，这是不一定的。因此，对于安置在一个转子上的10极分段的Halback磁铁来说，它的表面磁通密度配置用霍尔元素来测量，基本波分量通过配置中的波形分析来算出。这里采用的分段的Halback磁铁的分段数量为1.2和4。一个段是在径向平行磁化的。

图10表示相对于t/r的所得出的在表面磁通密度中的基本波形分量。正如图10中清楚看出的，一段的基本波形分量即使t/r增大，它在0.15左右饱和。对于多于一段的分段数量的情况，随着t/r值增大，表面磁通密度中的基本波分量增大。当t/r值大于0.15时，分段数量大于1的基本波分量超过了一段磁铁的分量。

即使当t/r值小于0.15时，如果转子具有按本发明的磁化矢量配置，表面磁通密度配置呈现出一个正弦波形，可以享受到电动发电机特性的优点。然而，当磁铁厚度在满足上述条件(t/r大于0.15)的范围内时，与径向磁化的磁铁相比，可以增加表面磁通密度中的基本波分量，并可增加扭矩的产生。另外，当磁铁厚度较薄，由于由电枢形成的磁场，还会倾向于产生消磁。因此，永久磁铁厚度t相对于最靠近定子的转子直径r的比值t/r推荐为大于0.15，最好大于0.2。

由于表面磁通密度中的基本波分量可随着磁铁厚度的增大而增大，如果每一个极的分段数量大于1，就可产生大的扭矩。如果分段数量大于2，就可进一步增大上述优点，表面磁通密度配置接近于正弦波，其中较高的谐波分量移动到较高的程度，这对于电动发电机来说是符合要求的。另外，如果分段数量大于4，预计会减小齿槽效应转矩，这是更有利的。然而，齿槽效应转矩不会仅依赖分段数量的增加而减小，如果选择合适的m/p值的分段数量，齿槽效应转矩可减到很小。在本发明的转子中。对表面磁铁加上一个斜面能有效降低齿槽效应转矩，通过将磁块沿轴向分成多个部分，相应的部分偏置预定的角度，就能很容易地加上一个斜面。

对于四种电动发电机、即8极6槽、8极9槽、8极12槽和10极12槽的电动发电机，已就转子上表面磁铁的每一个极的分段数为1～6的齿槽效应转矩进行了比较。相应的齿槽效应转矩以相对值示出，其中一段(不分段)的齿槽效应转矩假设为1，其中一段是指径向平行磁化磁铁。图11表示该比较结果。

从图11可清楚地看出，与一段的情况相比，分段数量大于1可降低齿槽效应转矩。另外已经发现，如果将转子极数与定子显极数适当结合，还存在一个能进一步降低齿槽效应转矩的最佳的分段数量。按照本实施例，对于8极6槽和8极12槽的电动发电机而言，分段数量大于3比分段数量大于2时，齿槽效应转矩更降低了，其中分段数量为4时呈现出最小齿槽效应转矩。对于8极9槽的电动发电机，分段数量大于4时齿槽效应转矩大大降低。对于10极12槽电动发电机，分段数量为2与其它组合相比呈现较小的齿槽效应转矩，分段数量为5呈现出较大的齿槽效应转矩。但是，分段数量为4时呈现出非常小的齿槽效应转矩。

从上面的描述可以清楚地看出，分段数量大于1的齿槽效应转矩与径向磁化相比是降低了，但是齿槽效应转矩的降低并不单单取决于分段数量的增加，为了使极数和槽数的相应组合的齿槽效应转矩最佳化，存在一个合适的分段数量。

当在磁块中存在磁化误差时，就可能增大齿槽效应转矩。因此，对于10极12槽的电动发电机，齿槽效应转矩是通过改变磁块中的一块的磁化方向来估算出的，在磁块的每一个极分成三段时，一块磁铁的磁化方向设定成径向。不是上述一块特殊磁块的其它磁块磁化到如第一实施例一样的精确程度，这里，磁化误差定义为(指定磁化矢量和测出的磁化矢量之间的差值的绝对值)/(指定的磁化矢量的绝对值)×100。磁化矢量的测量是采用VSM、如第一个实施例相同的方式进行的。图12示出测量结果。

从图12可以看出，齿槽效应转矩随着磁化误差的增大而增大。特别是如果磁化误差达到30％，齿槽效应转矩则大大增加了。在所有的磁块的磁化误差处于相同程度时，可以肯定，总的齿槽效应转矩将为由乘上一系数 (其中N是磁块数)确定的值。这里，由于是10极和3段，故磁块数是30，因此，该系数为 ＝5.5。当假定所有磁块的磁化误差为相同程度时，为了降低约为1的齿槽效应转矩的增加比率，要求由于一块磁块的磁化误差的齿槽效应增加比率如图12所示，约为1.0/

＝0.2。因此，磁化误差小于20％是符合要求的。

现在描述可用在电动发电机10中的转子2的另一实施例。当转子2高速转动时，由于大的离心力作用在对准转子轴的磁块上，推荐采用一个薄的金属圆筒形管或缠绕增强带来覆盖圆筒形的磁铁的外周。因此，对本发明的电动发电机，最好采用如图13所示的转子2。

图13表示垂直于转动轴的转子2的剖视图，其中磁块21用胶粘接到转动轴22的表面上，薄的金属圆筒形管4覆盖在其外周上。该薄的金属圆筒形管4可以是铁磁性的，也可是非铁磁性的。在使用铁磁性的圆筒形管的情况下，转子2表面上的磁通密度不会减小很多，其中的高谐波分量会减小。因此，会在不降低扭矩产生的情况下减少齿槽效应转矩，然而这会引起铁耗。另一方面，在采用非铁磁性圆筒形管的情况下，该管可处理成基本上是相当于一个间隙。不过这将会产生杂散电流损失。

下面将描述可用于电动发电机10的转子2的另一实施例。图14A到19B表示垂直于转动轴方向的转子2的剖视图。如图14A和14B所示的绕转子轴22安置的磁铁固定件25做成能形成8极转子，并具有接纳和固定齿块的槽25a。在图14A所示的实施例中，提供了8个槽，每个槽可接纳3个磁块。在图14B所示的例子中，提供了24个槽，每个槽可接纳一个磁块。图15A和图15B表示磁铁固定件25已接纳相应的磁块的状态。

通过做成如图15A和15B那样的磁块，可以减小磁块由于相互之间的排斥力而引起的散落的可能性。特别是采用如图15A所示的结构时，在一个槽25a中加三个磁块相互装在一起，因此提高了稳定性。

另外，如图16A和16B所示的磁铁固定件25也形成了8极转子。这里图示的磁铁固定件25具有接纳和固定磁块的孔25b。在图16A所示的例子中，8个孔25b中的每一个均可接纳3个磁块。在图16B所示的例子中，24个孔25b中的每个能接纳一个磁块。图17A和17B表示分别接纳磁块21时的状态。

采用如图17A和17B所示的结构，可以比图15A和15B所示例子要好地减小由于磁块之间相互的排斥力引起的松散的可能性。特别是采用了如图17A所示的结构，每个孔25b中的三个磁块相互装在一起，提高了稳定性。

另外，图18A表示了另一个实施例，其中磁块21接纳在如图15A所示的磁铁固定件25中；图18B表示了又一实施例，其中磁块21接纳在如图17A所示的磁铁固定件25中。

图19A和19B表示如图14A和14B或图16A和16B所示的磁铁固定件25的改型。亦即在如图19A所示的每个磁铁固定件25中，一个槽25a接纳2个磁块，另一个槽25a接纳一个磁块，这两个槽交替安置。在如图19B所示的每个磁铁固定件25中，接纳2个磁块的孔25b和接纳一个磁块的孔25b交替地安置。因此，磁块相互接触并稳定地接纳在相应的槽25a或孔25b中。

现在将描述第二个实施例。在本实施例中，转子2的构形与图1所示的相同，然而磁块21由铁素体系列的烧结磁铁制成。相应磁块的构形、指向和磁化方向均与第一个实施例相同。通过采用本实施例，象第一个实施例一样进行了磁通密度测量。图6表示测量结果。

按照该测量结果，在采用铁素体系列的烧结磁铁时，可以看出在测量范围内，在定子齿上不会产生磁通饱和。另外，从图6还可看出，对于分段数为1的情况，即使m/p的值增大，齿的最大磁通密度增加很小，而对于分段数大于1的情况，齿的最大磁通密度随着m/p的值的增大而增大。在此情况下，由于铁素体系列的烧结磁铁的残余磁通密度较小，因此在齿上不会达到磁通饱和。然而，如果转子的尺寸进一步减小，齿的磁通密度增大，就可能达到磁通饱和。特别是在考虑到在m/p值超过1.5时，一段和多于一段的齿的磁通密度之间的差异增大，因此，齿的最大的磁通密度越小越好，m/p的值最好较小。在本发明中，m/p的值小于1.5似乎是最好的。

另外，在上述说明中，已说明了内转子型电动发电机和它所用的转子。然而本发明还可用于外转子型电动发电机。图20示出垂直于转子轴的外转子型转子2的剖视图。转子2采用由胶将磁块21胶接在转子环23的内侧制成。在外转子型电动发电机的情况下，方程(1)作出如下修改：

(θi)-(θi+1)＝-(Ai·p/2)          (1’)

按照本发明，可在减小尺寸和齿槽效应转矩的同时提高永久磁铁型电动发电机的效率。

Claims (7)

1.一种具有定子和永久磁铁型转子的电动发电机，在朝向定子的转子周向表面上或其附近，安置了p·n块的永久磁铁块，这里p是转子的极数，n是一个等于或大于2的整数，每个永久磁铁块满足下列条件：

(θi)-(θi+1)＝±(Ai·p/2)             (1)

其中，当假定顺时针方向为正，Ai是第i个永久磁铁块和第(i+1)个永久磁铁块的径向中心线之间形成的角，θi是第i个永久磁块的磁化方向和其向外的径向之间形成的角，θi+1是第(i+1)个永久磁块的磁化方向和其向外的径向之间形成的角，±中的+是用于内转子型电动发电机的情况，±中的-是用于其它类型的电动发电机。

2.如权利要求1的电动发电机，其中定子包括m个显极，这些显极以相等间隔安置并满足下列条件：

m/p≤1.5                               (2)

3.如权利要求1或2的电动发电机，其中当假设转子的外径为r，每个永久磁铁的厚度为t时，该电动发电机满足下列条件：

t/r≥0.15                              (3)

4.如权利要求1～3的任何一个的电动发电机，其中转子具有将永久磁块固定在其周向表面上的固定部分。

5.如权利要求4的电动发电机，其中该固定部分是设在转子周向表面上的槽。

6.如权利要求4的电动发电机，其中固定部分是设在转子周向表面上的孔。

7.如权利要求1～6中任何一个的电动发电机，其中每个永久磁铁块是NdFeB烧结磁铁。

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