[發(fā)明專利]具有較高可容忍偏心的永磁體電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080056066.2
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN102714451A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·奧呂;A·塔米
• 申請（專利權(quán)）人: ABB有限公司
• 主分類號: H02K15/16
• 分類號: H02K15/16;H02K1/27;H02K21/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用永磁體激勵的同步電機(jī)以及用于制造和安裝該電機(jī)的方法。?

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)的目的在于使與定子相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)子的偏心盡可能的小。如果旋轉(zhuǎn)軸偏離中心軸，則該電機(jī)的性能和可靠性下降，因為在整個旋轉(zhuǎn)圓周區(qū)域中該定子與該轉(zhuǎn)子之間該電機(jī)的氣隙不是恒定的。偏心可以是圓柱形的，在該情況中，定子和轉(zhuǎn)子的軸線平行。在該情況中，該氣隙的尺寸貫穿該電機(jī)的軸線的全長以相同的方式偏離。在圓錐形偏心中，定子和轉(zhuǎn)子的軸線的方向彼此偏離，在該情況中當(dāng)沿軸線移動時該氣隙的變化改變。在實施中，偏心通常是圓柱形偏心與圓錐形偏心的組合。?

偏心可以是靜態(tài)的或動態(tài)的。在靜態(tài)偏心中，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸可能在其位置中但是偏離該定子的中心線。在動態(tài)偏心中，該轉(zhuǎn)子的對稱軸圍繞該定子的對稱軸旋轉(zhuǎn)。靜態(tài)和動態(tài)偏心也可以同時存在。?

如果定子和轉(zhuǎn)子的表面形狀不相似，則在定子和轉(zhuǎn)子之間的整個區(qū)域中該氣隙是不恒定的。例如如果轉(zhuǎn)子的橫截面的橫切是輕度橢圓的或者如若不然相對于圓形變形并且偏離，則在該轉(zhuǎn)子的氣隙中存在變化。當(dāng)該定子的朝向該轉(zhuǎn)子的側(cè)面變形時，這也是有效的。在該情況中，即使定子和轉(zhuǎn)子的對稱軸是一致的，氣隙也可以被變形。?

該氣隙的偏心和變形減弱了電機(jī)的性能和特性，導(dǎo)致例如強(qiáng)烈振動。在這種意義上，電機(jī)的特性偏離很大，并且例如當(dāng)偏心大于氣隙的長度的百分之五時異步電機(jī)可能具有強(qiáng)烈電氣振動。在同步?電機(jī)中，當(dāng)偏心大約是氣隙的長度的百分之十時存在類似的電氣振動。?

氣隙的增長導(dǎo)致對于激勵功率的極大需求，在該情況中，激勵繞組的損失無效率地變大。小的電機(jī)具有相對小的氣隙，該相對小的氣隙僅允許小的機(jī)械偏心。在這種意義上，裝配有激勵繞組的同步電機(jī)優(yōu)選的是異步電機(jī)，因為該激勵繞組是分離的并且大的氣隙所需要的激勵電流未拉緊功率繞組。但是裝配有激勵繞組的同步電機(jī)中的激勵電流的增長可能導(dǎo)致昂貴并且復(fù)雜的技術(shù)方案并且降低負(fù)載能力。?

在永磁體同步電機(jī)中，用永磁體形成激勵功率。該永磁體即使對于大的氣隙也可以產(chǎn)生足夠的激勵功率，而不會損害該電機(jī)的性能。?

尺寸和制造說明通常是零公差的，即定子的中心軸和轉(zhuǎn)子的中心軸是一致的，在該情況中轉(zhuǎn)子將精確地圍繞定子的中心軸旋轉(zhuǎn)，并且該定子與該轉(zhuǎn)子之間的氣隙貫穿該轉(zhuǎn)子的外圓周與該定子的內(nèi)圓周之間的整個區(qū)域是恒定的。相應(yīng)地，具有外部轉(zhuǎn)子的電機(jī)中的氣隙在轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周和定子的外圓周之間的區(qū)域是恒定的。但是，在實際應(yīng)用中，可能存在因為由于制造技術(shù)或應(yīng)用導(dǎo)致不能達(dá)到完美的中心性該要求可能不得不打折扣的情況。在具有小的氣隙的大型并且慢速電機(jī)中，即使輕微的偏心也可能導(dǎo)致氣隙的大百分比的振動。在電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子被分離安裝或者轉(zhuǎn)子形成設(shè)備的一部分的應(yīng)用中，若沒有昂貴的附加工作或結(jié)構(gòu)則難以或者不可能達(dá)到所需要的安裝精確度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種新的永磁體同步電機(jī)，其允許轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙的大的變化。這將用權(quán)利要求1的特征部分中指定的特征來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于權(quán)利要求10的特征部分中指定的特征。在附屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的其它優(yōu)選實?施方式。?

根據(jù)本發(fā)明，一種永磁體同步電機(jī)包括：定子，以及與該定子具有氣隙的轉(zhuǎn)子，其中以旋轉(zhuǎn)的方式將該轉(zhuǎn)子支撐在軸上。該定子與該轉(zhuǎn)子之間的偏心具有定義的最大值，該定義的最大值大于該氣隙的十分之一，并且用轉(zhuǎn)子安裝的永磁體來配置該同步電機(jī)的激勵，其中該轉(zhuǎn)子安裝的永磁體在磁通量方向中具有厚度H，并且該轉(zhuǎn)子安裝的永磁體創(chuàng)建磁通量(φ)，其中經(jīng)由該定子(14)、該氣隙(δ₁)和該轉(zhuǎn)子(12)封閉磁通量(φ)。在該永磁體厚度H與偏心的該最大值ε之間應(yīng)用公式：?

H≥(10*ε-δ)*μ_r，?

其中，δ是該氣隙的尺寸值并且μ_r是該永磁體的相對磁導(dǎo)率。結(jié)合本專利，應(yīng)該理解該氣隙的該尺寸值意味著在該電機(jī)的設(shè)計中使用的該定子與該轉(zhuǎn)子之間的該氣隙的測量值。?