JP2012120319A - アキシャルギャップ型回転機及びアキシャルギャップ型発電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いにロータ軸の周方向に複数のセグメント磁石とセグメントコイルを放射状に対向配置する際に、各セグメントコイルを中心に非巻線部を有する空芯コイルで構成し、その非巻線部に巻線と非接触状態で軟磁性材のセグメントヨーク片を設け、このセグメントヨーク片を複数のセグメントコイルの非巻線部毎に分離した状態で不連続に配列する。
【選択図】図5
Description
図5に示す実施形態は、セグメントコイル32を一層構造で構成する場合を示す。固定軸14に距離d1を隔てて一対のコアヨーク21、22が位置されている。各コアヨーク21,22には互いに対向する磁極を形成するように磁石片23x、23yが配置されている。この第1第2のコアヨーク21、22の間にはコイル素子32が固定軸14に固定された状態で配置されている。
図6に示す実施形態は、セグメントコイル32を二層構造で構成する場合を示す。前述の第1実施形態と同ように構成された一対のコアヨーク21、22間にロータ軸14の軸方向に第1コイル層32xと第2コイル層32yが配置されている。各コイル素子の非巻線部32Coにはヨーク片33x、33yが配置されている。そして第1コイル層32xと第2コイル層32yはロータの回転方向にオフセット量δで位相差が形成してある。つまり第1コイル層32xと第2コイル層32yはロータ軸の軸方向に上下積層配置され、第1コイル層32xのコイル素子と第2コイル層32yのコイル素子距離δだけオフセットしている。
図7に示す実施形態は、図5で示す実施例1の変形例であり、図6の実施形態と同様にセグメントコイル32を二層構造で構成する場合を示す。図7(a)に示す実施形態では第1コイル層32xと第2コイル層32yそれぞれの非巻線部にヨーク片33を位相差を形成せずに配置してある。また同図(b)では第1コイル層32xと第2コイル層32yとの間に位相差を形成せずに1つのヨーク片を配置した。その他の構成は第2実施形態と同一であり、同一符合を付して説明を省略する。
図8は、各実施形態の有効磁束密度の特性である。同図において横軸はマグネットの位置で、中央の点線はその中心を示し、縦軸はマグネット間中央での磁束密度を示している。図中data1はセグメントヨークを備えない従来構造の磁束密度分布を示し、data2は第2実施形態の構造を採用した磁束密度分布を示す。またdata3は第3実施形態の構造を採用した磁束密度分布を示す。
図1乃至図8の回転機を用いた発電システムについて説明する。図9は発電システムの概念構成図である。図9に示す発電システムは[駆動源A]と[発電部B]と[出力部C]とから構成されている。駆動源Aは風力、水力、蒸気などの発電源からのエネルギーを回転運動に変換する。図示のシステムは風力発電を示し、駆動源Aは、タワーフレーム40と、これに搭載されたナセル41と、このナセル41に回転自在に取付けられたブレード(風力羽根)42とから構成されている。
11 上部フレーム
12 下部フレーム
13 封止パッキング
14 固定軸(ロータ軸)
14a カラー
14x 軸心
16 軸受
17 軸受
20 ロータ
21 第1のコアヨーク
21a 内表面
22 第2のコアヨーク
22a 内表面
23 セグメント磁石(23a、23b・・・23n)
23x 磁石片
23y 磁石片
30 ステータ
31 コイルホルダ
32 セグメントコイル(32a、32b・・・32m)
32Co 非巻線部
32x 第1コイル層
32y 第2コイル層
33 セグメントヨーク片(33a、33b・・・33m)
33x ヨーク片
33y ヨーク片
d1 エアーギャップ
d2 ギャップ
Claims (9)
- ステータと、ロータをロータ軸の軸方向にギャップを形成して対向配置したアキシャルギャップ型回転機であって
前記ステータとロータの一方に、前記ロータ軸の周方向に放射状に配列された複数のセグメントコイルと、
前記ステータとロータの他方に、前記ロータ軸の周方向に放射状に配列された複数のセグメント磁石と、
を備え、
前記各セグメントコイルは、中心に非巻線部を有する空芯コイルで構成されると共に、
この非巻線部には巻線と非接触状態で軟磁性材のセグメントヨーク片が配置され、
このセグメントヨーク片は、各セグメントコイルの非巻線部毎に分離した不連続状態で放射状に配列されていることを特徴とするアキシャルギャップ型回転機。 - 前記各セグメントコイルを構成する巻線と前記セグメントヨーク片とは扁平形状に成形されていることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転機。
- 前記ロータは、
前記ロータ軸の軸方向に距離を隔てて互いに対向するように配置された一対のコアヨークを有し、
前記複数のセグメント磁石は、この一対のコアヨークの少なくとも一方に取付けられ、
前記ステータは、
前記一対のコアヨークの間に配置された固定基盤を有し、
前記複数のセグメントコイルは、この固定基盤に取付けられ、
前記セグメントヨーク片は、前記一対のコアヨーク間に生起された磁界を過ぎるように前記固定基盤に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転機。 - 前記一対のコアヨークと、前記セグメントヨーク片は互いに距離を隔てて平行する平面内に配置されていることを特徴とする請求項3に記載のアキシャルギャップ型回転機。
- 前記複数のセグメントコイルは、前記ロータ軸の軸方向に積層状に複数層配置され、
この複数層のセグメントコイルは、前記ロータ軸の周方向に所定角度の位相差を形成するように一方が他方に対してオフセット配置されていることを特徴とする請求項3に記載のアキシャルギャップ型回転機。 - 前記複数層に構成されたセグメントコイルには、各層を構成する各セグメントコイルそれぞれの非巻線部に前記セグメントヨーク片が配置されていることを特徴とする請求項5に記載のアキシャルギャップ型回転機。
- 前記複数層に構成されたセグメントコイルには、各層の間に前記セグメントヨーク片が配置されていることを特徴とする請求項5に記載のアキシャルギャップ型回転機。
- 前記セグメントコイルと前記永久磁極は、互いに対向するように前記ロータ軸を中心に円周方向に放射状に配置されていると共に、セグメントコイル数とセグメント磁石数は3対4の比率で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転機。
- 装置フレームと、
前記装置フレームに固定されたロータ軸を有するステータと、
前記装置フレームに回転可能に軸受支持されたロータと、
前記ロータに、前記ロータ軸の軸方向に距離を隔てて配置された第1第2のコアヨークと、
前記ステータに、前記ロータ軸を中心に放射状に配列された複数のセグメントコイルと、
前記第1第2のコアヨークそれぞれに、前記ロータ軸を中心に放射状に配列された複数の永久磁極と、
を備え、
前記第1のコアヨークの複数の永久磁極と、前記第2のコアヨークの複数の永久磁極は、互いの磁極が対向して前記ロータ軸の軸方向に磁界を形成するように配置され、
前記複数のセグメントコイルは、前記永久磁極の形成する磁界を過ぎるように前記第1第2のコアヨークの間にギャップを形成して配置され、
この複数のセグメントコイルは、それぞれコア中心に非巻線部を有する空芯コイルで構成されていると共に、
各非巻線部には軟磁性材のセグメントヨーク片が配置され、
このセグメントヨーク片は、各セグメントコイルの非巻線部毎に分離した不連続状態で配列され、
前記ロータは入力軸に連結されていることを特徴とするアキシャルギャップ型発電機。
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