[發明專利]用于車輛的電力驅動裝置

有效

• 申請號: 201080048982.1
• 申請日: 2010-10-21
• 公開（公告）號: CN102844966A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: J·默韋特;J·哈爾伯德爾;G·施蘭根
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧斐

本發明涉及一種用于車輛、特別是用于汽車的電力驅動裝置，其包括定子和配有至少一個極偶的轉子，其中，各極偶的每個極都包括一個具有至少一個埋置的磁體層的磁性裝置。本發明特別涉及永磁激勵的同步電機。

作為電力驅動裝置，通常是采用永磁激勵的同步電機，其在轉子中具有很強的磁不對稱性。這種驅動裝置例如作為牽引驅動器用在汽車上。由于在采用這種驅動裝置時在沿磁體的方向(即沿著極向或沿著所謂的d-軸線)的縱向感應率和垂直于該極向(即沿著所謂的q-軸線)的橫向感應率之間所出現的差，在相應地控制該驅動裝置的條件下，會產生一種所謂的磁阻力矩。該附加的轉矩隨同通過永久磁通所產生的力矩發生作用。

具有大的磁不對稱性的永磁激勵的同步電機可以在一個大的穩定功率范圍內運行。該穩定功率范圍稱為所謂的磁場減弱區域(去磁范圍)。就牽引驅動器而言。則有如下的希望：最大轉速n_最大與所謂的角轉速n_e的比率是很大的。角轉速n_e是處在磁場減弱區與電樞調節區的交界點上。這種原則上已知的實際情況例如見圖1中所示。特別是在磁場減弱區中，由于轉子的磁不對稱性和由于在定子中流動的磁場減弱電流(即去磁電流，所謂的d-電流)，除了同樣存在的所謂的q-電流之外，會產生一個附加的力矩，該力矩可以在驅動裝置中得到有利的利用。

電力驅動裝置的轉子中的磁不對稱性是由于磁性裝置配有至少一個埋置的磁體層的設計結構所造成的。圖2和3在此根據現有技術從原理上示出了已知的裝置，按這種裝置，例如各自在轉子中安置了兩個相疊置的磁體層(即依徑向相疊)。在此，圖2和3分別表示一個極偶的一個極21a的磁性裝置23。圖中所示的磁性裝置可以在轉子中配有唯一一個極偶或者配有多個極偶。

圖2表示一種所謂的V-磁性裝置。其中，在一個第一磁體層L1中，在轉子20中成V-形地設置了一個第一磁體24-1和一個第二磁體24-2。依徑向在磁體層L1的下方，在另一個磁體層L2中同樣成V-形地設置了一個第一磁體25-1和一個第二磁體25-2。原則上，更大數目的磁體層是可行的，不過，磁體層的數目由于制造原因和可實現性的原因之故而受到了限制。在實際中，很少實現三個以上的磁體層。其中，磁體24-1、24-2、25-1、25-2被安置到轉子20的所謂轉子鐵的沖制成形的空隙部34中。空隙部34通常是通過一種沖壓過程而被成形在轉子鐵上的，而該轉子鐵本身則是由多個金屬板組合而成的。第一磁體和第二磁體24-1、25-1及24-2、25-2在此是相對所謂的d-軸線對稱地加以設置的。所謂的q-軸線表示一個對d-軸線的橫向軸線，并相對極向(即垂直于d-軸線)依橫向延伸。

圖3表示磁性裝置23作為具有附加的氣穴的所謂的平行磁性裝置。在第一磁體層L1中，相對d-軸線對稱地安置了一個磁體24，該磁體被安置到轉子鐵的一個空隙部34中。在磁體24的對置的端頭上分別配置了一個氣穴26、27，這些氣穴已知是用于導引磁通。氣穴26、27是表示轉子鐵中充填有空氣的空隙部。相應地，一個第二磁體層L2包括一個相對d-軸線對稱地加以安置的磁體25，該磁體被安置在空隙部34中。在磁體25的對置的端頭上設置有氣穴28、29。

在圖2和3所示的實施例中，第二磁體層L2形成最下的磁體層，該磁體層局部地靠置在一個與極21a相鄰的極22a、22b上。

眾所周知，在驅動裝置的定子中(在圖2和3中未示出)流動的電流在磁場減弱區中包括一個相當大的d-分量。由該電流分量所產生的磁場對永磁體的磁場起反作用。不過，通常不會減小磁性材料中的磁通密度。甚至還會從定子中排擠磁通。該磁通循著這樣一個路徑，該路徑沿著在驅動裝置的轉子鐵中的一個居于定子和轉子之間所形成的氣隙延伸。存在于其路徑上的狹窄點即所謂的磁袋(Magnettasche)結合定子的電流而發生如下作用，即，使得磁通的路徑多次反復地在轉子和定子之間來回變換。因此，在定子的齒上便產生磁通密度波動，其頻率大大超過電力驅動裝置的基本頻率。這一點導致太高的鐵損耗，并從而導致該裝置的效率明顯降低。這種效應特別是出現在磁場減弱區域中，對于此區域，該裝置應基于其運行特性曲線(參看圖1)實現最佳化。

一種已知的抑制轉子和定子之間磁通密度波動的可能性就在于：將磁通的路徑中產生的狹窄點加以均勻化。這一點可通過下述措施予以實現：提高磁體層的數目。不過，這一措施在制造工藝上是不可行的，因為這樣會使磁體變得很薄。從而在將磁體放置到其空隙部中時使磁體破裂的危險性是很高的。這就會大大提高制造成本。