[发明专利]能量转换器

说明书

技术领域

本发明涉及用于将电能转换成机械能或热能等的能量转换器。 

背景技术

已提出了能量转换器(例如，如参考文献1所述)。为了实现应用多元化，这种能量转换器的研究已经扩展到感应电动机的功能，其中，由产生磁场的定子构成的磁生成机构单元和具有通过由该磁生成机构单元所产生的磁场进行旋转驱动或加热的转子的旋转机构单元被配置为分离的独立单元，并且将该磁生成机构单元和该旋转机构单元组装到一起以在用作能量转换器时进行磁耦合。 

能量转换器的转子包括软磁性金属构件和堆叠在该金属构件上的良导体表层部。设置在良导体表层部中的多个凹部的内周在磁性上形成单匝线圈。当由预定频率的电源所驱动的旋转磁场或交变磁场作用于线圈阵列以驱动转子时，在单匝线圈阵列中产生电流并且该电流与该旋转磁场或交变磁场相互作用，由此产生感应电磁能量。这样，电能被转换成机械能或热能。 

参考文献1：日本特开2001-69734 

发明内容

发明要解决的问题 

目前，尽管将被配置为分离的独立单元的磁生成机构单元和旋转机构单元组装在一起的结构具有使得旋转机构单元可以与磁生成机构单元分离并且单独进行处理的优势，但存在以下问题：磁生成机构单元和旋转机构单元之间的磁隙长度不可避免地变长，并且旋转机构单元的能量输出减少。这是由于旋转机构单元堆叠在磁生成机构单元上的结构限制所引起的，并且随着旋转机构单元相对于磁生成机构单元的距离增大，在旋转机构单元中产生的二次侧感应电流减小。 

当一体化地形成磁生成机构单元和旋转机构单元时，通常将磁隙长度设置为1mm以下。在将被配置为可分离的独立单元的磁生成机构单元和旋转机构单元组合在一起的结构中，在大多情况下，将磁生成机构单元和旋转机构单元之间的磁隙长度设置为约10mm，其中，10mm为在维持利用效率的情况下考虑了感应加热饭煲的当前状态以及在研发新的功能(诸如水下转子的无绳动力源、从商用电源同时获得转子的热源和动力源的热/动力特性的新概念以及有效利用来自装置和设备的废热的各种形式等)时泄漏不对周围装置和人体造成任何不利和有害影响的安全规范的设计参数。 

考虑到上述情况而研发了本发明，并且本发明的目的在于提供一种在大磁隙长度下可用的新的电力传输方法。即，本发明的目的在于提供一种能量转换器，其通过向旋转机构单元中的二次侧金属负载提供有效电力的高效传输方式并且提高从磁生成机构单元到旋转机构单元的能量传输性能，能够确保从旋转机构单元输出足够实用的能量。 

同时，通过积极利用这两个机构单元的可简单分离的功能，可以通过选择满足预期的使用目的或使用环境的要求的专用旋转机构单元来使用本发明的能量转换器。 

用于解决问题的方案

本发明的能量转换器是一种转换器，其包括： 

磁生成机构单元，其在连接至AC电源时产生磁场；以及 

旋转机构单元，其具有单匝线圈阵列构件和软磁性金属板， 其中，多个单匝线圈按预定间隔排列在所述单匝线圈阵列构件中，所述软磁性金属板和所述磁生成机构单元配置在所述单匝线圈阵列构件的两侧，所述旋转机构单元被构造成所述单匝线圈阵列构件隔着预定磁隙与所述磁生成机构单元相对，并且所述旋转机构单元被所述磁场旋转驱动， 

其中，所述电源的驱动信号周期是使在所述软磁性金属板内生成的涡电流最大的周期。 

这里，例如，使在软磁性金属板内生成的涡电流最大的电源的驱动信号周期是满足由如下定义的公式(1)所表示的条件的周期、或者是使由磁生成机构单元的磁场强度H和旋转机构单元中的感应磁通密度B所形成的B-H磁滞环面积最大的周期。 

在上述的能量转换器中，优选地，电源的驱动信号周期T_g满足由如下定义的公式(1)所表示的条件。 

T_g＝4t_d-------------------(1) 

其中，t_d是由于磁通渗透扩散波进入所述软磁性金属板引起的涡电流相对于由所述电源施加的预定阶梯状电压而变为最大的响应时间，并且t_d是通过实验所确定的。 

此外，还优选地，电源的驱动信号周期T_g是使由磁生成机构单元的磁场强度H和旋转机构单元的感应磁通密度B所形成的B-H磁滞环面积最大的周期。