Двигатель, структура ротора и магнитная машина

Двигатель, структура ротора и магнитная машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к двигателю, содержащему кольцеобразные статоры, расположенные вокруг оси; первый ротор, вращающийся вокруг упомянутой оси; и второй ротор, расположенный между статором и первым ротором и вращающийся вокруг упомянутой оси.

Также настоящее изобретение относится к структуре ротора, содержащей ротор, изготовленный из магнитно-мягкого материала и вращающийся вокруг оси, и множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала и поддерживаемых на роторе с определенными интервалами вдоль окружности.

Кроме того, настоящее изобретение относится к магнитной машине, содержащей первый ряд магнитных полюсов, в котором множество магнитных полюсов расположены вдоль окружности, второй ряд магнитных полюсов, в котором множество магнитных полюсов расположены вдоль окружности, и ряд индукционных магнитных полюсов, в котором множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, расположены вдоль окружности, причем ряд индукционных магнитных полюсов расположен между первым рядом магнитных полюсов и вторым рядом магнитных полюсов.

Предшествующий уровень техники

Известен обычный двигатель, раскрытый, например, в нижеупомянутой патентной публикации 1. Этот двигатель имеет внутренний ротор, статор и внешний ротор. Внутренний ротор имеет колоннообразную форму, в которой множество постоянных магнитов, проходящих почти в радиальном направлении, расположены вдоль окружности. Статор имеет цилиндрическую форму, в которой множество якорей расположены вдоль окружности и зафиксированы посредством заливки смолой. Внешний ротор имеет цилиндрическую форму и включает в себя катушку, намотанную на сердечник, образуемый множеством шихтованных колец, причем электрическая мощность не подается на эту катушку. Внутренний ротор, статор и внешний ротор располагаются последовательно с внутренней стороны, так что они могут вращаться относительно друг друга.

В данном двигателе, когда на статор подается энергия, чтобы генерировать вращающееся магнитное поле, магнитный полюс постоянного магнита внутреннего ротора притягивается/отталкивается магнитным полюсом статора, так что внутренний ротор вращается синхронно с вращающимся магнитным полем, а внешний ротор вращается посредством электромагнитной индукции без синхронизации с вращающимся магнитным полем.

Кроме того, в патентной публикации 2 раскрыт двигатель с двухосевым выходом, в котором кольцеобразный статор, имеющий множеством якорей и генерирующий вращающееся магнитное поле, прикреплен к корпусу, первый ротор, поддерживающий множество постоянных магнитов на своей внешней окружности, установлен внутри статора с возможностью вращения, а цилиндрический второй ротор, поддерживающий множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, установлен между статором и первым ротором с возможностью вращения, благодаря чему выходная мощность двигателя может быть по отдельности снята с первого ротора и второго ротора.

Патентная Публикация 1: выложенная японская патентная заявка №11-341757;

Патентная Публикация 2: патент Японии №3427511.

Тем не менее, двигатель, описанный в Патентном Документе 1, имеет недостаток, заключающийся в невозможности достижения высокой эффективности, поскольку внешний ротор вращается посредством электромагнитной индукции, и двигатель функционирует не как синхронная машина, а как асинхронная машина. Кроме того, поскольку внешний ротор вращается посредством электромагнитной индукции, индуцируемый ток, генерируемый в катушке внешнего ротора, и вихревые токи, генерируемые в сердечнике внешнего ротора, вызывают тепловыделение во внешнем роторе, в результате чего возникает необходимость охлаждения внешнего ротора.

Для решения упомянутых проблем заявитель предложил новый двигатель, раскрытый в японской патентной заявке №2006-217141.

Этот двигатель содержит кольцеобразный статор, расположенный вокруг оси, внутренний ротор, вращающийся вокруг оси, и внешний ротор, расположенный между статором и внутренним ротором и вращающийся вокруг оси. Статор содержит первый ряд якорей, включающий в себя множество первых якорей и генерирующий первое вращающееся магнитное поле, которое вращается по окружности, и второй ряд якорей, включающий в себя множество вторых якорей и генерирующий второе вращающееся магнитное поле, которое вращается по окружности, причем первый ряд якорей и второй ряд якорей примыкают друг к другу. Внутренний ротор содержит первый ряд постоянных магнитов, который включает в себя множество первых постоянных магнитов, и второй ряд постоянных магнитов, который включает в себя множество вторых постоянных магнитов, причем первый ряд постоянных магнитов и второй ряд постоянных магнитов примыкают друг к другу. Внешний ротор содержит первый ряд индукционных магнитных полюсов, включающий в себя множество первых индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, и второй ряд индукционных магнитных полюсов, включающий в себя множество вторых индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, причем упомянутые индукционные магнитные полюса расположены в осевом направлении, и упомянутый первый ряд индукционных магнитных полюсов и второй ряд индукционных магнитных полюсов примыкают друг к другу. Первый ряд якорей и первый ряд постоянных магнитов являются противоположными на противоположных сторонах в радиальном направлении первого ряда индукционных магнитных полюсов, соответственно, а второй ряд якорей и второй ряд постоянных магнитов являются противоположными на противоположных сторонах в радиальном направлении второго ряда индукционных магнитных полюсов, соответственно.

Тем не менее в двигателе, предложенном в японской патентной заявке №2006-217141, фаза первого индукционного магнитного полюса и фаза второго индукционного магнитного полюса, поддерживаемых внешним ротором, смещены на половину шага (на электрический угол 90°), что усложняет конструкцию для поддержки первых и вторых индукционных магнитных полюсов во внешнем роторе, по причине чего становится сложным обеспечить надежность внешнего ротора.

Кроме того, в двигателе с двухосевым выходом, раскрытом в публикации 2, поскольку для крепления индукционного полюса к ротору используется средство крепления, такое как болт, количество деталей и этапов сборки увеличивается соответствующим образом, что приводит к проблеме увеличения стоимости. В частности, когда индукционный магнитный полюс изготовлен из шихтованных металлических пластин, сложности возникают не только при точной машинной обработке внутренней резьбы, но и при обеспечении достаточного усилия крепления болта.

Кроме того, во вращающемся двигателе, раскрытом в японском патенте №3427511, если магнитные полюса постоянных магнитов внутреннего ротора, индукционные магнитные полюса внешнего ротора и магнитные полюса якорей в статоре располагаются на одной линии в радиальном направлении, то магнитный поток из магнитного полюса внутреннего ротора проходит через индукционный магнитный полюс внешнего ротора, расположенного снаружи в его радиальном направлении, и дальше проходит в магнитный полюс статора, расположенный снаружи в его радиальном направлении. Тем не менее, если индукционный магнитный полюс внешнего ротора смещается вдоль окружности и располагается между двумя магнитными полюсами, примыкающими друг к другу по окружности внутреннего ротора, то магнитный поток из магнитного полюса внутреннего ротора проходит сквозь индукционный магнитный полюс внешнего ротора, расположенного снаружи в его радиальном направлении, и замыкает накоротко магнитный полюс, смежный с магнитным полюсом внутреннего ротора по направлению окружности. Соответственно, магнитная эффективность падает и невозможно обеспечить достаточную производительность вращающегося двигателя.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеупомянутых недостатков. Первым объектом настоящего изобретения является упрощение конструкции ротора, поддерживающего индукционные магнитные полюсы в двигателе, и повышение надежности.

Вторым объектом настоящего изобретения является надежное крепление индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, к ротору с упрощенной конструкцией.

Третьим объектом настоящего изобретения является повышение производительности путем минимизации короткого замыкания магнитного потока в магнитной машине, в которой ряд индукционных магнитных полюсов расположен между первым и вторым рядами магнитных полюсов.

Для решения первой задачи согласно первому отличительному признаку настоящего изобретения предложен двигатель, содержащий кольцеобразные статоры, расположенные вокруг оси; первый ротор, вращающийся вокруг оси; и второй ротор, расположенный между статором и первым ротором и вращающийся вокруг оси;

причем статоры содержат первый ряд якорей и второй ряд якорей, которые расположены в направлении оси, причем первый ряд якорей включает в себя множество первых якорей, имеющих полярности и расположенных вдоль окружности, и генерирует первое вращающееся магнитное поле, вращающееся по окружности посредством магнитного полюса, генерируемого во множестве первых якорей при подаче электроэнергии, а второй ряд якорей включает в себя множество вторых якорей, которые расположены по окружности и генерирует второе вращающееся магнитное поле, вращающееся по окружности посредством магнитного полюса, генерируемого во множестве вторых якорей при подаче питания;

причем первый ротор содержит первый ряд постоянных магнитов и второй ряд постоянных магнитов, которые расположены в направлении оси, причем первый ряд постоянных магнитов включает в себя множество первых постоянных магнитов, расположенных так, чтобы их магнитные полюса имели поочередно изменяющуюся полярность с заданным шагом вдоль окружности, а второй ряд постоянных магнитов включает в себя множество вторых постоянных магнитов, расположенных так, чтобы их магнитные полюса имели поочередно изменяющуюся полярность с заданным шагом вдоль окружности;

причем второй ротор содержит первый ряд индукционных магнитных полюсов и второй ряд индукционных магнитных полюсов, которые расположены в направлении оси, причем первый ряд индукционных магнитных полюсов включает в себя множество первых индукционных магнитных полюсов, расположенных с заданным шагом вдоль окружности и изготовленных из магнитно-мягкого материала, а второй ряд индукционных магнитных полюсов включает в себя множество вторых индукционных магнитных полюсов, расположенных с заданным шагом вдоль окружности и изготовленных из магнитно-мягкого материала;

причем первый ряд якорей и первый ряд постоянных магнитов являются противоположными на противоположных сторонах в радиальном направлении первого ряда индукционных магнитных полюсов, соответственно, а второй ряд якорей и второй ряд постоянных магнитов являются противоположными на противоположных сторонах в радиальном направлении второго ряда индукционных магнитных полюсов, соответственно; и

при этом фаза магнитного полюса первого ряда постоянных магнитов и фаза магнитного полюса второго ряда постоянных магнитов первого ротора смещены относительно друг друга на половину заданного шага вдоль окружности, фаза полярности первого вращающегося магнитного поля и фаза полярности второго вращающегося магнитного поля статора смещены относительно друг друга на половину заданного шага вдоль окружности, и фаза первого индукционного магнитного полюса и фаза второго индукционного магнитного полюса второго ротора совпадают друг с другом.

Согласно второму отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к первому отличительному признаку в цилиндрическом теле второго ротора сформировано множество щелей, проходящих линейно в направлении оси, и первые и вторые индукционные магнитные полюсы плотно вставлены в эти щели.

Для решения второй задачи согласно третьему отличительному признаку настоящего изобретения предложена конструкция ротора, содержащая ротор, изготовленный из магнитно-мягкого материала и вращающийся вокруг оси, и множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала и поддерживаемых на роторе через заданные интервалы вдоль окружности, характеризующаяся тем, что индукционные магнитные полюсы вставлены в ротор.

Согласно четвертому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к третьему отличительному признаку часть каждого индукционного магнитного полюса открыта на внешней круглой поверхности ротора.

Согласно пятому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к третьему или четвертому отличительному признаку ротор имеет цилиндрическую форму, и часть каждого индукционного магнитного полюса открыта на внутренней круглой поверхности ротора.

Согласно шестому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к любому из отличительных признаков с третьего по пятый сторона, по которой ротор входит в контакт с индукционными магнитными полюсами, имеет форму, которая ограничивает движение индукционных магнитных полюсов в радиальном направлении относительно ротора.

Согласно седьмому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к шестому отличительному признаку движение индукционных магнитных полюсов в радиальном направлении относительно ротора ограничивается посредством сцепления между выступами, предусмотренными на роторе, и углублениями, предусмотренными в каждом индукционном магнитном полюсе.

Согласно восьмому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к любому из отличительных признаков с третьего по седьмой ротор содержит множество щелей, проходящих в направлении оси; и множество индукционных магнитных полюсов и прокладок, изготовленных из магнитно-мягкого материала и расположенных между магнитными полюсами рядом друг с другом в направлении оси, вставленных в упомянутые щели.

Согласно девятому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к восьмому отличительному признаку сторона, по которой ротор входит в контакт с прокладкой, имеет форму, которая ограничивает движение прокладки в радиальном направлении относительно ротора.

Согласно десятому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к восьмому или девятому отличительному признаку внешняя круглая сторона прокладки покрыта кольцом, изготовленным из магнитно-мягкого материала.

Согласно одиннадцатому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к любому из отличительных признаков с третьего по десятый конструкция ротора дополнительно содержит держатель для ограничения движения индукционных магнитных полюсов в направлении оси относительно ротора.

Согласно двенадцатому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к любому из отличительных признаков с третьего по одиннадцатый ротор дополнительно содержит корпус ротора приплюснутой цилиндрической формы; крышку ротора, соединенную с корпусом ротора таким образом, чтобы закрывать отверстие корпуса ротора; и вращающиеся валы, предусмотренные в донных частях корпуса ротора и крышки ротора.

Для достижения третьей цели согласно тринадцатому отличительному признаку настоящего изобретения предложена магнитная машина, содержащая первый ряд магнитных полюсов, в котором множество магнитных полюсов расположены вдоль окружности, второй ряд магнитных полюсов, в котором множество магнитных полюсов расположены вдоль окружности, и ряд индукционных магнитных полюсов, в котором множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, расположены вдоль окружности, причем ряд индукционных магнитных полюсов распложен между первым рядом магнитных полюсов и вторым рядом магнитных полюсов, отличающаяся тем, что угол θ2, формируемый противоположными концами вдоль окружности индукционных магнитных полюсов ряда индукционных магнитных полюсов относительно оси, устанавливается меньшим, чем, по меньшей мере, один из угла θ1 машины, соответствующего электрическому углу 180° магнитных полюсов первого ряда магнитных полюсов, и угла θ0 машины, соответствующего электрическому углу 180° магнитных полюсов второго ряда магнитных полюсов.

Согласно четырнадцатому отличительному признаку настоящего изобретения предложена магнитная машина, содержащая первый ряд магнитных полюсов, в котором множество магнитных полюсов расположены в линейном направлении, второй ряд магнитных полюсов, в котором множество магнитных полюсов расположены в линейном направлении, и ряд индукционных магнитных полюсов, в котором множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала, расположены в линейном направлении, причем ряд индукционных магнитных полюсов расположен между первым рядом магнитных полюсов и вторым рядом магнитных полюсов, характеризующаяся тем, что расстояние L2 между противоположными в линейном направлении концами индукционных магнитных полюсов ряда индукционных магнитных полюсов устанавливается меньшим, чем, по меньшей мере, расстояние L1, соответствующее электрическому углу 180° магнитных полюсов первого ряда магнитных полюсов, и расстояние L0, соответствующее электрическому углу 180° магнитных полюсов второго ряда магнитных полюсов.

Согласно пятнадцатому отличительному признаку настоящего изобретения в добавление к тринадцатому или четырнадцатому отличительному признаку один из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов содержит множество якорей, и движущееся магнитное поле генерируется посредством управления электрической энергией для множества якорей, благодаря чему двигается, по меньшей мере, один из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов и ряда индукционных магнитных полюсов.

Согласно шестнадцатому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к тринадцатому или четырнадцатому отличительному признаку один из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов содержит множество якорей, и, по меньшей мере, один из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов и ряда индукционных магнитных полюсов движется посредством внешней силы, тем самым, генерируя электродвижущую силу на множестве якорей.

Согласно семнадцатому отличительному признаку настоящего изобретения дополнительно к тринадцатому или четырнадцатому отличительному признаку, по меньшей мере, один из первого ряда магнитных полюсов, второго ряда магнитных полюсов и ряда индукционных магнитных полюсов перемещается посредством внешней силы таким образом, чтобы перемещать, по меньшей мере, один из остальных двух рядов.

Внешний ротор 13 описанных вариантов осуществления соответствует ротору или второму ротору настоящего изобретения, внутренний ротор 14 описанных вариантов осуществления соответствует первому ротору настоящего изобретения, первый и второй статоры 12L, 12R описанных вариантов осуществления соответствуют статору настоящего изобретения, первый и второй якоря 21L, 21R описанных вариантов осуществления соответствуют магнитному полюсу первого ряда магнитных полюсов или якорю настоящего изобретения, первый и второй валы 34, 36 внешнего ротора описанных вариантов осуществления соответствуют вращающемуся валу настоящего изобретения, первый и второй индукционные магнитные полюса 38L, 38R описанных вариантов осуществления соответствуют индукционным магнитным полюсам настоящего изобретения, а первый и второй постоянные магниты 52L, 52R описанных вариантов осуществления соответствуют магнитным полюсам второго ряда магнитных полюсов настоящего изобретения.

Полезный эффект изобретения

Согласно первому отличительному признаку настоящего изобретения двигатель содержит кольцеобразный статор, генерирующий первое и второе вращающиеся магнитные поля посредством первых и вторых якорей, расположенных так, чтобы окружать ось; первый ротор, содержащий первый и второй ряды магнитных полюсов, включающие в себя первые и вторые постоянные магниты и вращающиеся вокруг оси; и второй ротор, который расположен между статором и первым ротором и который содержит первый и второй ряды индукционных магнитных полюсов, включающие в себя первые и вторые индукционные магнитные полюса и вращающиеся вокруг упомянутой оси. Первый ряд якорей и первый ряд постоянных магнитов являются противоположными на противоположных сторонах в радиальном направлении первого ряда индукционных магнитных полюсов, соответственно, а второй ряд якорей и второй ряд постоянных магнитов являются противоположными на противоположных сторонах в радиальном направлении второго ряда индукционных магнитных полюсов, соответственно. Соответственно, путем управления электрической мощностью для первого и второго якорей для вращения первого и второго вращающихся магнитных полей линия магнитной индукции формируется таким образом, что она проходит сквозь первые и вторые якоря, первые и вторые постоянные магниты и первые и вторые индукционные магнитные полюсы, так что один или оба из первого ротора и второго ротора может быть приведен во вращение.

В это время фаза магнитного полюса первого ряда постоянных магнитов и фаза магнитного полюса второго ряда постоянных магнитов смещаются относительно друг друга на половину заданного шага вдоль окружности, и фаза полярности первого вращающегося магнитного поля и фаза полярности второго вращающегося магнитного поля статора смещаются относительно друг друга на половину заданного шага вдоль окружности. Следовательно, фаза первого индукционного магнитного полюса и фаза второго индукционного магнитного полюса второго ротора могут совпадать друг с другом. Таким образом, обеспечивается не только упрощение конструкции второго ротора и повышение его надежности, а также облегчается поддержка и сборка первого и второго индукционных магнитных полюсов во втором роторе.

Согласно второму отличительному признаку настоящего изобретения поскольку первые и вторые индукционные магнитные полюса вставляются во множество щелей, предусмотренных в корпусе второго ротора и проходящих в направлении упомянутой оси, при этом сборка первых и вторых магнитных полюсов на корпусе ротора облегчается.

Согласно третьему отличительному признаку индукционные магнитные полюса встраиваются в ротор, чтобы поддерживать множество индукционных магнитных полюсов, изготовленных из магнитно-мягкого материала через заданные интервалы вдоль окружности в роторе, изготовленном из слабомагнитного материала и вращающемся вокруг упомянутой оси. Следовательно, обеспечивается возможность поддержки индукционных магнитных полюсов в роторе без использования выделенного элемента крепления, такого как болт, благодаря чему количество деталей уменьшается согласно количеству элементов крепления.

Согласно четвертому отличительному признаку, поскольку часть индукционного магнитного полюса открыта на внешней круглой поверхности ротора, обеспечивается возможность уменьшения воздушного зазора, образуемого между ротором и магнитным полюсом и расположенного снаружи ротора.

Согласно пятому отличительному признаку, поскольку ротор имеет цилиндрическую форму и часть индукционного магнитного полюса открыта на внутренней круглой поверхности ротора, обеспечивается возможность уменьшения воздушного зазора, образуемого между ротором и магнитным полюсом и расположенного внутри ротора.

Согласно шестому отличительному признаку, поскольку сторона, по которой ротор и индукционный магнитный полюс входят в контакт, имеет форму, которая ограничивает движение индукционного магнитного полюса в радиальном направлении относительно ротора, обеспечивается возможность предотвращения отсоединения индукционного магнитного полюса из-за центробежной силы, возникающей во время вращения ротора.

Согласно седьмому отличительному признаку, поскольку выступы, предусмотренные на роторе, и углубления, предусмотренные в индукционных магнитных полюсах, сцепляются друг с другом, ограничивается движение индукционных магнитных полюсов в радиальном направлении относительно ротора, а также посредством углубления устраняется лишняя часть индукционного магнитного полюса, так что потери на вихревые токи и гистерезис также могут быть уменьшены.

Согласно восьмому отличительному признаку, поскольку во множество щелей, предусмотренных в роторе и направленных параллельно оси, вставляется множество магнитных полюсов и прокладок, изготовленных из слабомагнитного материала и расположенных между соседними в осевом направлении индукционными магнитными полюсами, облегчается сборка индукционных магнитных полюсов и прокладок для ротора, а также за счет прокладок из слабомагнитного материала, расположенных между соседними в осевом направлении индукционными магнитными полюсами, прерывается линия магнитной индукции.

Согласно девятому отличительному признаку, поскольку сторона, по которой ротор и прокладка входят в контакт, имеет форму, которая ограничивает движение прокладки в радиальном направлении относительно ротора, обеспечивается возможность предотвращения отсоединения прокладки из-за центробежной силы, возникающей во время вращения ротора.

Согласно десятому отличительному признаку, поскольку внешняя круглая сторона прокладки покрыта кольцом, изготовленным из слабомагнитного материала, обеспечивается возможность более эффективно предотвращать отсоединение прокладки из-за центробежной силы, возникающей при вращении ротора, а также обеспечивается возможность предотвращать выгибание центральной части ротора в осевом направлении из-за центробежной силы. Если предположить, что кольцо намотано на магнитно-мягкий материал, то на внешней круглой стороне магнитно-мягкого материала образуется ненужный зазор, однако образование этого зазора может быть предотвращено путем намотки кольца на внешней круглой стороне прокладки.

Согласно одиннадцатому отличительному признаку, поскольку предусмотрен держатель для ограничения движения индукционного магнитного полюса в осевом направлении относительно ротора, обеспечивается возможность предотвращения отсоединения индукционного магнитного полюса от ротора в осевом направлении.

Согласно двенадцатому отличительному признаку, поскольку ротор содержит корпус ротора приплюснутой цилиндрической формы и крышку, соединенную с корпусом ротора таким образом, чтобы закрывать отверстие корпуса ротора, и вращающиеся валы предусмотрены в донных частях корпуса ротора и крышки ротора, ротор поддерживается за свои противоположные концы, чтобы стабилизировать вращение.

Согласно тринадцатому отличительному признаку в магнитной машине, в которой ряд индукционных магнитных полюсов расположен между первым рядом магнитных полюсов и вторым рядом магнитных полюсов, угол между противоположными вдоль окружности концами индукционных магнитных полюсов ряда индукционных магнитных полюсов относительно оси устанавливается меньшим, чем, по меньшей мере, угол машины, соответствующий электрическому углу 180° магнитного полюса первого ряда магнитных полюсов, и угол машины, соответствующий электрическому углу 180° магнитного полюса второго ряда магнитных полюсов. Следовательно, предоставляется возможность подавления возникновения короткозамкнутого магнитного контура между магнитными полюсами, находящимися рядом друг с другом вдоль окружности, первого ряда магнитных полюсов или второго ряда магнитных полюсов через индукционный магнитный полюс ряда индукционных магнитных полюсов, благодаря чему повышается магнитная эффективность.

Согласно четырнадцатому отличительному признаку в магнитной машине, в которой ряд индукционных магнитных полюсов расположен между первым рядом магнитных полюсов и вторым рядом магнитных полюсов, расстояние между противоположными вдоль линии концами индукционных магнитных полюсов ряда индукционных магнитных полюсов устанавливается меньшим, чем, по меньшей мере, расстояние, соответствующее электрическому углу 180° первого ряда магнитных полюсов, и расстояние, соответствующее электрическому углу 180° второго ряда магнитных полюсов. Следовательно, предоставляется возможность подавления возникновения магнитного короткозамкнутого контура между магнитными полюсами, находящимися рядом друг с другом вдоль линии, первого ряда магнитных полюсов или второго ряда магнитных полюсов через индукционный магнитный полюс ряда индукционных магнитных полюсов, благодаря чему повышается магнитная эффективность.

Согласно пятнадцатому отличительному признаку, поскольку один из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов содержит множество якорей, и движущееся магнитное поле генерируется путем управления электрической мощностью для множества якорей, другой из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов или ряда индукционных магнитных полюсов движется, функционируя как двигатель.

Согласно шестнадцатому отличительному признаку, один из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов содержит множество якорей, а другой из первого ряда магнитных полюсов и второго ряда магнитных полюсов или ряда индукционных магнитных полюсов движется благодаря внешней силе. Следовательно, предоставляется возможность генерации электродвижущей силы на множестве якорей, так что они функционируют как двигатель.

Согласно семнадцатому отличительному признаку, по меньшей мере, один из первого ряда магнитных полюсов, второго ряда магнитных полюсов и ряда индукционных магнитных полюсов движется благодаря внешней силе, чтобы двигать, по меньшей мере, один из двух других рядов, и, таким образом, ряды действуют как средство передачи движущей силы.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 показывает вид спереди двигателя в направлении оси согласно первому варианту осуществления (вид по линии 1-1 с Фиг.2);

Фиг.2 - вид в разрезе по линии 2-2 на Фиг.1 (первый вариант осуществления);

Фиг.3 - вид в разрезе по линии 3-3 на Фиг.1 (первый вариант осуществления);

Фиг.4 - вид в разрезе по линии 4-4 на Фиг.2 (первый вариант осуществления);

Фиг.5 - вид в разрезе по линии 5-5 на Фиг.2 (первый вариант осуществления);

Фиг.6 - вид в разрезе по линии 6-6 на Фиг.3 (первый вариант осуществления);

Фиг.7 - общий вид с пространственным разнесением деталей двигателя (первый вариант осуществления);

Фиг.8 - общий вид с пространственным разнесением деталей внешнего ротора (первый вариант осуществления);

Фиг.9 - общий вид с пространственным разнесением деталей внутреннего ротора (первый вариант осуществления);

Фиг.10 - увеличенный вид детали 10 с Фиг.3 (первый вариант осуществления);

Фиг.11 - вид для разъяснения магнитного короткозамкнутого контура постоянного магнита внутреннего ротора (первый вариант осуществления);

Фиг.12 - диаграмму, где двигатель разложен вдоль окружности (первый вариант осуществления);

Фиг.13 - схемы для разъяснения первого режима работы, когда внутренний ротор зафиксирован (первый вариант осуществления);

Фиг.14 - схемы для разъяснения второго режима работы, когда внутренний ротор зафиксирован (первый вариант осуществления);

Фиг.15 - схемы для разъяснения третьего режима работы, когда внутренний ротор зафиксирован (первый вариант осуществления);

Фиг.16 - схемы для разъяснения первого режима работы, когда внешний ротор зафиксирован (первый вариант осуществления);

Фиг.17 - схемы для разъяснения второго режима работы, когда внешний ротор зафиксирован (первый вариант осуществления);

Фиг.18 (A, B) - формы выступа прокладки согласно второму варианту осуществления;

Фиг.19 - вид, соответствующий Фиг.6, согласно третьему варианту осуществления;

Фиг.20 - вид в разрезе по линии 20-20 на Фиг.19 (третий вариант осуществления);

Фиг.21 - вид в разрезе по линии 21-21 на Фиг.19 (третий вариант осуществления);

Фиг.22 - виды, соответствующие Фиг.10, согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг.23 - вид, соответствующий Фиг.10, согласно пятому варианту осуществления;

Фиг.24 - вид, соответствующий Фиг.3, согласно шестому варианту осуществления;

Фиг.25 - увеличенные виды основных деталей на Фиг.24 (шестой вариант осуществления).

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Далее следует описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Первый вариант осуществления

Первый вариант осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на Фиг.1-17.

Как показано на Фиг.7, двигатель M этого варианта осуществления содержит корпус 11, формирующий восьмиугольную цилиндрическую форму, имеющую небольшую длину в направлении оси L, кольцеобразные первый и второй статоры 12L, 12R, прикрепленные к внутренней круглой поверхности корпуса 11, цилиндрический внешний ротор 13, расположенный внутри первого и второго статоров 12L, 12R и вращающийся вокруг оси L, и цилиндрический внутренний ротор 14, расположенный внутри внешнего ротора 13 и вращающийся вокруг оси L. Внешний ротор 13 и внутренний ротор 14 могут вращаться относительно друг друга и относительно неподвижных первого и второго статоров 12L, 12R.

Как показано на Фиг.1 и 2, корпус 11 имеет восьмиугольную полую цилиндрическую часть 15 корпуса и часть 15 крышки в форме восьмиугольной пластины, которая прикрепляется к отверстию части 15 корпуса посредством множества болтов 16. В части 15 корпуса и части 17 крышки для вентиляции сформировано множество отверстий 15a, 17a.

Как показано на Фиг.1-4 и 7, первый и второй статоры 12L, 12R имеют одинаковую конструкцию и они наложены друг на друга с некоторым смещением относительно друг друга вдоль окружности. Конструкция согласно настоящему изобретению описана только для одного из этих статоров, то есть для первого статора 12L. Первый статор 12L содержит множество (в данном варианте осуществления - 24) первых якорей 21L, каждый из которых включает в себя катушку 20, намотанную на внешнюю окружность сердечника 18, изготовленного из шихтованных стальных пластин с вставленными между ними изоляторами 19. Упомянутые первые якоря 21L объединены друг с другом посредством кольцеобразного держателя 22, причем они соединены вдоль окружности, формируя в целом кольцеобразную форму. Фланец 22a, выступающий в радиальном направлении с одного конца в направлении оси L держателя 22, прикреплен к ступенчатой части 15b (см. Фиг.2) на внутренней стороне части 15 корпуса посредством множества болтов 23.

Второй статор 12R снабжен 24 деталями вторых якорей 21R аналогично первому статору 12L. Фланец 22a держателя 22 прикреплен к ступенчатой части 15c (см. Фиг.2) на внутренней поверхности части 15 корпуса в корпусе 11 посредством множества болтов 24. В это время фазы вдоль окружности первого статора 12L и второго статора 12R смещены относительно друг друга на половину шага первого и второго постоянных магнитов 52L, 52R внутреннего ротора 14 (см. Фиг.3 и 4). Трехфазный переменный ток подается с контактов 25, 26, 27 (см. Фиг.1), предусмотренных на части 15 корпуса 11, на первые и вторые якоря 12L, 12R, тем самым, генерируя вращающееся магнитное поле на первом и втором статорах 12L, 12R.

Как показано на Фиг.2, 7 и 8, внешний ротор 13 представляет собой полый элемент, включающий в себя корпус 31 ротора, сформированную из слабомагнитного материала приплюснутой цилиндрической формы, и крышку 33 ротора, сформированную из слабомагнитного материала в форме диска и прикрепленную болтами 32 таким образом, чтобы закрывать отверстие корпуса 31 ротора. Первый вал 34 внешнего ротора, выступающий из