[發(fā)明專利]電機和用于電機的轉(zhuǎn)子

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310548401.6
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103812248A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G.斯托爾;V.喬基克
• 申請（專利權(quán)）人: 大眾汽車有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 侯宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包括定子和轉(zhuǎn)子的電機。本發(fā)明還涉及一種用于這種電機的轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

由EP?0?889?574?B1已知一種磁阻電機。這種電機包括具有電樞繞組的定子和轉(zhuǎn)子，所述電樞繞組布置在定子的內(nèi)圓周上，所述轉(zhuǎn)子沿徑向在定子內(nèi)側(cè)與其間隔一定間隙地布置，其中，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯，其具有磁極和磁極之間的輔助極區(qū)域，并且包括多個永磁體，它們這樣布置在轉(zhuǎn)子中，使得永磁體的磁通與電樞繞組的沿輔助極區(qū)域方向延伸的磁通相斥，其中，每個磁極定義在兩個永磁體之間。

因此，該專利文獻涉及一種電機，其中通過磁阻力的驅(qū)動和通過布置在轉(zhuǎn)子中的永磁體上的力的驅(qū)動共同使用。在此，利用永磁體激勵的機器的特性，其具有恒定的扭矩和在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有較高的效率。然而，永磁體激勵的機器的效率在以較小負載運行時下降。因為通過磁阻力的驅(qū)動在這方面具有優(yōu)點，所以將上述兩種驅(qū)動方式結(jié)合在一個機器中。這種機器優(yōu)選用于交通運輸工具內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)，其中要求較高的效率、高溫可靠性和在較大速度范圍內(nèi)以可變的速度運行。

為了利用磁阻力，所述機器具有帶有不平的轉(zhuǎn)子芯的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子芯沿轉(zhuǎn)子圓周面交替地設(shè)計有凸起和凹槽。轉(zhuǎn)子芯中的凹槽沿這些方向在轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生較大的空氣縫隙，因此沿這些方向的空氣縫隙的磁阻比沿轉(zhuǎn)子芯中的凸起產(chǎn)生較小空氣縫隙并因此較小磁阻的方向更大。此外還示出了沿轉(zhuǎn)子圓周面改變磁阻的其它可能性，即通過所謂的磁性不平整度，其通過轉(zhuǎn)子芯內(nèi)部的非磁性導(dǎo)通區(qū)域并且因此不在其表面而只包含在其內(nèi)部地布置。

在專利文獻EP?0?889?574?B1中，尤其是圖21至圖24示出了組合式磁阻和永磁體機器的例子。對此記載了，為了出現(xiàn)和使用磁阻效應(yīng)，磁阻必不可少地不均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周面上。在此，當(dāng)沿轉(zhuǎn)子圓周面的磁通差(即磁通分布變化)增大時，發(fā)動機的扭矩和功率增大。為此，沿轉(zhuǎn)子圓周面的磁導(dǎo)能力的差需要較大。按照所引用的專利文獻，通過磁阻力運行的機器需要在轉(zhuǎn)子芯中具有盡可能大的空氣間隙或者非磁性導(dǎo)通區(qū)域，它們只能以較大的厚度尺寸安裝在轉(zhuǎn)子芯中。

在專利文獻EP?0?889?574?B1中還描述了一種具有永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)機器，其在每個輔助極區(qū)域內(nèi)配有一個永磁體裝置，其中，輔助極區(qū)域平行于轉(zhuǎn)子表面上的切線定向。分別具有唯一的永磁體的這種永磁體裝置可以看做與這種配置作用相同，其中兩個永磁體以彼此180°的角度直接并排地布置。

EP?0?889?574?B1還在其圖19和圖20中示出了所述具有永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)機器的實施形式，在每兩個永磁體之間具有一個內(nèi)部空氣區(qū)域，其中，附加選擇性地在相同的永磁體之間在轉(zhuǎn)子圓周面附近布置另一相對較大的空氣區(qū)域。內(nèi)部空氣區(qū)域通過相鄰永磁體的磁性導(dǎo)通的隔板分隔開。

由EP?1?414?131?B1已知一種按照永磁體以及磁阻原理的旋轉(zhuǎn)電機。圖4和圖13示出具有四個極的轉(zhuǎn)子，所述極在其間具有輔助極區(qū)域。所述輔助極區(qū)域通過非磁性嵌件以及布置在轉(zhuǎn)子中的永磁體構(gòu)成，所述非磁性嵌件具有較高的磁性阻力，即較高的磁阻，并且圍繞所述非磁性嵌件分別布置有兩個永磁體，所述永磁體以90°的角度彼此定向，所述永磁體由于其較小的相對磁導(dǎo)率(幾乎為1)同樣具有較高的磁阻。通過既由磁阻也由永磁體產(chǎn)生的磁通在轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙內(nèi)沿轉(zhuǎn)子圓周面較大的分布不均勻性，提高了機器的功率。

所述的永磁體布置結(jié)構(gòu)與專利文獻EP?0?889?574?B1以及以下還將進一步闡述的US7,804,216B2中的布置結(jié)構(gòu)類似。

EP?1?414?131?B1還示出了轉(zhuǎn)子，其中在彼此相鄰的永磁體旁邊存在內(nèi)部空氣區(qū)域。這些空氣區(qū)域相互通過磁性導(dǎo)通的隔板分隔開。

在US7,804,216B2中描述了一種按照永磁體和磁阻原理的旋轉(zhuǎn)電機。圖1、圖2和圖3示出具有四個極的轉(zhuǎn)子，所述極在其間具有輔助極區(qū)域。所述輔助極區(qū)域通過非磁性嵌件以及布置在轉(zhuǎn)子中的永磁體構(gòu)成，所述非磁性嵌件具有較高的磁性阻力，即較高的磁阻，所述永磁體同樣具有較高的磁阻。在磁阻較高的區(qū)域內(nèi)磁通降低。由此，在此也得到磁通沿轉(zhuǎn)子圓周面的不均勻分布，并且因此提高了機器的功率。

然而在US7,804,216B2中也示出了按照永磁體和磁阻原理的旋轉(zhuǎn)電機的一種變型方案，其具有帶永磁體的轉(zhuǎn)子，所述永磁體以大于90°的角度布置。這些永磁體也布置在輔助極區(qū)域(該輔助極區(qū)域通過轉(zhuǎn)子芯在其外周面附近的邊緣區(qū)域內(nèi)的開口構(gòu)成)內(nèi)并環(huán)繞所述開口。

US7,804,216B2還示出了一種轉(zhuǎn)子，其中同樣在相鄰的永磁體旁存在內(nèi)部空氣區(qū)域。所述內(nèi)部空氣區(qū)域相互不接觸。