[發(fā)明專利]具有凸極的多極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210229658.0
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102856996A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·阿馬爾;P·勒圖爾納
• 申請（專利權(quán)）人: 熱蒙電力公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/24
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;王小衡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有高電氣性能的同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)領(lǐng)域，所述同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件繞著旋轉(zhuǎn)軸相對于定子組件樞軸旋轉(zhuǎn)。

更特別地，本發(fā)明涉及異極型多極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括多個凸極和極靴。

背景技術(shù)

一般地，凸極轉(zhuǎn)子具有位于磁路環(huán)周界上的場磁極(field?pole)。

這些轉(zhuǎn)子一般地被用于具有層壓極的達(dá)到1200r/min和具有實(shí)心極的達(dá)到1800r/min的低速應(yīng)用中。

以已知方式，具有凸極的同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括：

-由磁路環(huán)和中心軸形成的中心部分；對于具有小直徑的轉(zhuǎn)子而言，磁路的中心軸和環(huán)僅形成一個單塊；

-由中心部分、指定極體或另外極性體以及由周界部分(指定為極靴)形成的凸極或極；每個極在其中心部分處被恒定磁通量通過；另一方面，在處于極靴的水平處的極的表面處，由于在定子狹槽前面的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖感應(yīng)；

-圍繞每個極體的感應(yīng)線圈，由一堆繞組形成。

同步電機(jī)是電機(jī)，其輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度等同于磁場的旋轉(zhuǎn)速度。具有凸極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁化是通過由圍繞極體的感應(yīng)線圈形成的電感器獲得的。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)的總場通量Φ_t按照慣例由被電樞(即定子)包圍的有用分量(有用通量Φ_u)和被指定為漏通量Φ_f的分散分量組成。存在于旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的這些漏磁與電機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)(特別是與極間空間和轉(zhuǎn)子的極數(shù))高度相關(guān)。

為了減少轉(zhuǎn)子的磁極之間的這些漏磁通量，已知的是：

-增加兩個極之間的空間；在這種情況下，增加旋轉(zhuǎn)電機(jī)的體積和重量，這在某些使用領(lǐng)域中(諸如例如在海洋領(lǐng)域中或另外在風(fēng)能領(lǐng)域中)引起總尺寸的問題；

-或者減小安培匝數(shù)，轉(zhuǎn)子水平處的泄漏與之成比例，這意味著機(jī)器的報(bào)廢(decommissioning)和因此的相當(dāng)大的成本增加。

旨在限制轉(zhuǎn)子水平處的磁極之間的磁泄露的現(xiàn)有解決方案并不完全令人滿意且相對于當(dāng)前要求(諸如關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的總尺寸、成本降低和輸出增加的要求)而言不是可行的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

在此背景下，本發(fā)明旨在提供一種用于具有凸極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，適合于在滿足對緊湊性和輸出的當(dāng)前要求的同時通過減少轉(zhuǎn)子的凸極之間的漏磁的通量的影響來改善旋轉(zhuǎn)電機(jī)的性能。

為此，本發(fā)明提出一種多級同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括多個凸極和磁動勢源，所述磁動勢源分布在所述凸極的每個上，適合于產(chǎn)生適合于包圍定子的電樞的磁通量Φ，由所述磁動勢產(chǎn)生的所述磁通量的一部分Φ_f(指定為漏通量)被分散在所述轉(zhuǎn)子的所述凸極之間；所述轉(zhuǎn)子的特征在于其包括適合于補(bǔ)償分散在所述凸極之間的所述磁通量Φ_f的泄漏的磁補(bǔ)償源，所述補(bǔ)償源尺寸被確定為以便補(bǔ)償所述漏通量的至少一部分。

“適合于補(bǔ)償磁通量的泄漏”被理解成意指通過產(chǎn)生與磁通量的泄漏方向相反的互補(bǔ)磁通量建立磁平衡(無論是全部的還是部分的)，該互補(bǔ)磁通量(被指定用于補(bǔ)償)旨在彌補(bǔ)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的漏磁的至少一部分。

磁補(bǔ)償源的使用允許在給定操作條件下通過利用主磁通量抑制參與極體的基底水平處的轉(zhuǎn)子飽和的漏通量的至少一部分來有利地限制極體的基底處的磁飽和現(xiàn)象。因此，根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償源的使用通過增加主磁通量達(dá)到可允許磁飽和而允許在不修改轉(zhuǎn)子的尺寸的情況下使功率最優(yōu)化。

本發(fā)明因此允許通過本征地存在于旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的磁通量泄漏的全部或部分補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)輸出(即由旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供的功率)的最優(yōu)化。

由于本發(fā)明，可以在不增加旋轉(zhuǎn)電機(jī)總尺寸的情況下產(chǎn)生具有更高性能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其滿足對緊湊性和輸出增加的當(dāng)前趨勢。

應(yīng)將本發(fā)明與單極或偽單極同步電機(jī)區(qū)別開，其架構(gòu)和使用需求與具有凸極的同步電機(jī)十分不同。事實(shí)上，此類機(jī)器包括圍繞兩個盤的整體軸芯的單個勵磁線圈，所述盤在其外部周界之上包括一連串齒和狹槽。

單獨(dú)地或根據(jù)所有技術(shù)上可能的組合來考慮，根據(jù)本發(fā)明的具有凸極的多級同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子還可以呈現(xiàn)以下特性中的一個或多個：

-所述磁補(bǔ)償源包括永磁體；

-所述多個凸極中的每個凸極包括位于所述凸極的任一側(cè)上的一對極尖(破了tip)，所述磁補(bǔ)償源在極間空間水平處被可拆卸地安裝在兩個極尖之間；

-所述極尖包括凹槽，其形狀適合于通過滑動來接收補(bǔ)償源；

-所述凹槽沿著所述極尖是連續(xù)的；

-凹槽的所述形狀和所述補(bǔ)償源的所述互補(bǔ)形狀適合于將所述補(bǔ)償源徑向地保持在離心力的作用下；