[發(fā)明專(zhuān)利]發(fā)電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)布置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410035487.7
• 申請(qǐng)日: 2014-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103973009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊邦·塞達(dá)諾·佩雷斯;拉菲爾·羅德里格斯·羅德里格斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02K1/27
• 分類(lèi)號(hào): H02K1/27
• 代理公司: 北京金信立方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;王智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中的永磁體的布置。所舉例的發(fā)電機(jī)是本發(fā)明中所描述的特定實(shí)施例中用于獲得電的多兆瓦（multimegawatt）發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

永磁發(fā)電機(jī)被特定地設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足當(dāng)前的需要。其是高性能發(fā)電機(jī)，具有增加故障與故障之間的平均時(shí)間的特點(diǎn)，因此對(duì)于降低這些機(jī)器的維護(hù)成本非常有效。

通常用來(lái)發(fā)電的發(fā)電機(jī)是同步電機(jī)，其具有凸出的電極或圓筒形轉(zhuǎn)子。但是，因各種原因，包括維護(hù)少、效率高以及更大的可靠性，永磁發(fā)電機(jī)不斷進(jìn)入市場(chǎng)。永磁電機(jī)可以進(jìn)一步區(qū)分為表面配置永磁發(fā)電機(jī)，即SPMSM（表面永磁體同步電機(jī)）和內(nèi)部配置永磁發(fā)電機(jī)，即IPMSM（內(nèi)部永磁體同步電機(jī)）。

表面配置永磁發(fā)電機(jī)本質(zhì)上包括由磁性材料制造的轉(zhuǎn)子轂，永磁體附加到其上。如果需要，可以圍繞轉(zhuǎn)子的外徑用合成或金屬材料制造附加的環(huán)。

在內(nèi)部磁體發(fā)電機(jī)中，磁體不位于轉(zhuǎn)子表面上而是嵌入在安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的軸向殼體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)使得更加有利于機(jī)電妥協(xié)。

本發(fā)明聚焦于IPMSM（內(nèi)部永磁體同步電機(jī)）型的永磁發(fā)電機(jī)，其磁體容納在安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的軸向插槽。

當(dāng)構(gòu)造IPMSM型發(fā)電機(jī)時(shí)，構(gòu)成轉(zhuǎn)子的機(jī)械結(jié)構(gòu)通常包括疊層磁板，該疊層磁板彼此隔離并堆疊。以這種方式制造的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有傳輸轉(zhuǎn)子中的磁通量的主要作用，除了支撐旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械作用外。

這種形狀的磁板的幾何結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)區(qū)域，也就是從轉(zhuǎn)子的外徑橫跨到容納磁體的插槽的外部區(qū)域和用于磁板剩余部分的其它內(nèi)部區(qū)域。兩個(gè)區(qū)域通過(guò)被稱(chēng)為橋接部的窄的帶連接在一起。分散磁通量的循環(huán)發(fā)生在該橋接部區(qū)域。這是對(duì)產(chǎn)生扭矩沒(méi)有貢獻(xiàn)的磁通量并且必須被最小化從而更加有效率地利用磁性材料。

目前需要要求更大的發(fā)電機(jī)功率容量以及因此更大的尺寸。在磁帶寬方面，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)尺寸超過(guò)了市場(chǎng)上可以獲得的數(shù)值，因此在轉(zhuǎn)子中需要分段的結(jié)構(gòu)。

分段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的這種實(shí)例必須適應(yīng)轉(zhuǎn)子形狀，從而充分地固定磁體，同時(shí)使分散磁通量最小化。

例如，專(zhuān)利CN101494397描述了一種配置有位于鐵轉(zhuǎn)子芯上的插槽內(nèi)的永磁體的變速發(fā)電機(jī)。

在上述布置中，沒(méi)有降低永磁體之間的分散磁通量的特定指示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明示出了在轉(zhuǎn)子上形成的一些軸向插槽，從而將分段磁板分成兩個(gè)分開(kāi)的區(qū)域：從外徑橫跨到容納磁體的插槽的轉(zhuǎn)子的外部區(qū)域；以及對(duì)應(yīng)于磁板的剩余部分的內(nèi)部區(qū)域。考慮到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的離心力，兩個(gè)區(qū)域由被稱(chēng)為橋接部的窄的磁性帶連接。

該橋接部區(qū)域的存在與磁體之間的分散磁通量緊密相關(guān)。本專(zhuān)利限定術(shù)語(yǔ)分散磁通量為磁體所產(chǎn)生的磁通量的一部分，其沒(méi)有到達(dá)定子并且因此對(duì)電機(jī)中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩沒(méi)有作用。磁體的形狀被設(shè)計(jì)成使得一個(gè)磁體朝向定子傳導(dǎo)其磁通量而下一個(gè)磁體被安置在相反的方向上從而產(chǎn)生電機(jī)的電極。由磁體所產(chǎn)生的磁通量具有穿過(guò)橋接部的低磁阻路徑并且傾向于通過(guò)這些橋接部返回，構(gòu)成分散磁通量。該分散磁通量，其通常涉及磁體所產(chǎn)生的總磁通量的高達(dá)30%，需要減少，該減少本應(yīng)該通過(guò)使用更大體積的磁體來(lái)彌補(bǔ)。

本發(fā)明的目的在于修改極間區(qū)域中特別是上述限定為橋接部的區(qū)域中的電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁板的形狀。該幾何形狀修改的目的在于減少?gòu)拇朋w到磁體的直接分散磁通量，以及相應(yīng)地減少總磁通量。因此，通過(guò)其更有效率的使用，這有助于減小電機(jī)轉(zhuǎn)子中的磁體體積。

附圖說(shuō)明

圖1描繪了具有容納在轉(zhuǎn)子中的軸向插槽內(nèi)的嵌入磁體的IPMSM結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)實(shí)施例。

圖2描繪了用于分段磁板及其內(nèi)部磁體的形狀的已知IPMSM結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的細(xì)節(jié)。

圖3描繪了分散磁通量在橋接部區(qū)域內(nèi)流經(jīng)的路徑的細(xì)節(jié)。

圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明的橋接部區(qū)域的詳細(xì)實(shí)施例。

圖5描繪了當(dāng)穿過(guò)橋接部區(qū)域時(shí)分散磁通量流經(jīng)的路徑的新細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

圖1描繪了根據(jù)電機(jī)橫截面具有八個(gè)電極的電機(jī)的實(shí)施例的方法。構(gòu)成該電機(jī)的元件的組成是永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，因此，其被認(rèn)為是落入已知的現(xiàn)有技術(shù)。在該布置中，定子1包括外環(huán)并且在其上示出了線(xiàn)圈的凹槽。轉(zhuǎn)子2包括內(nèi)環(huán)并且由多個(gè)磁板形成，所述磁板具有用于容納永磁體3的一些軸向插槽。轉(zhuǎn)子單元2以四個(gè)磁板組件形成，具有標(biāo)記磁板組件之間接合的線(xiàn)。