CN101304186A - 电机及用于电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电机转子。该转子包括可旋转的轴、若干附着到所述轴上的磁极部件以及若干附着到所述若干磁极部件上的磁体，使得所述若干磁体中的一个磁体周向地定位在相邻的磁极部件之间，并且所述若干磁体的每一个都具有不平行的周向相对侧面。

Description

电机及用于电机的转子
技术领域
本发明涉及一种电机及用于电机的转子。
背景技术
电机例如车辆交流发电机的设计者不断地致力于增加这类机器的功率密度。随着发动机舱的空间不断减小和运用在机载车辆上的电力驱动的装置的数量增加，在更小空间内产生更多电能的需求增大。
然而，增加功率密度会导致磁通量的泄漏。增加的泄漏是由于通量处理元件的尺寸小、元件之间的空间小和处理的通量级更大。这样的通量泄漏可能会限制机器的功率密度。因而，本领域需要具有高等级功率密度的电机。
发明内容
本发明公开一种电机转子，该转子包括：可旋转的轴，若干附着到所述轴上的磁极部件，以及若干附着到所述若干磁极部件上的磁体，使得所述若干磁体中的一个磁体周向地定位在相邻的磁极部件之间，所述若干磁体中的每一个磁体都具有不平行的周向相对侧面。
本发明还公开一种电机转子，该转子包括：可旋转的轴，若干附着到所述轴上的磁极部件，以及若干附着到所述若干磁极部件上的磁体，使得所述若干磁体中的一个磁体周向地定位在相邻的磁极部件之间，且每个磁极部件具有基本上平行的周向相对侧面。
本发明还公开一种无刷电机，该电机包括转子组件及同心地位于所述转子组件内的至少一个固定的励磁线圈。所述转子组件具有可旋转的轴、固定地附着到其上的磁极组件以及若干附着到所述磁极组件上的永久磁体。所述磁极组件具有第一极靴，该第一极靴具有若干附着到其上的第一磁极部件，若干第一磁极部件中的每一个都具有基本上平行的周向相对侧面；及第二极靴，该第二极靴具有若干附着到其上的第二磁极部件，若干第二磁极部件中的每一个都具有基本上平行的周向相对侧面。所述若干永久磁体周向地布置在所述若干第一磁极部件与若干第二磁极部件之间。
附图说明
下面说明描述不应被认为是任何方式的限制。参看附图，同样的元件采用相同的数字：
图1描述了本发明的无刷电机的局部横截面；
图2描述了本发明的转子的局部分解图；
图3描述了图2中的转子的局部立体图；
图4描述了图2中转子的局部横截面视图；
图5描述了本发明的励磁线圈和转子的局部横截面视图；
图6描述了本发明的H-桥接电路；以及
图7描述了本发明的电机的横截面视图。
具体实施方式
下面将参看附图通过范例而非限制的方式详细描述本发明的具体实施方式。
参看图1，示出了本发明的无刷电机10。电机10包括壳体14、转子16、若干永久磁体30(图1中不可见)以及一对固定励磁线圈34，所述转子具有可旋转的轴18和附着到其上的磁极组件20(具备极靴22，26)。在该具体实施例中，无刷电机10为交流发电机。如本领域中普通的一样，无刷电机10具有缠绕在固定金属芯38上的励磁线圈34，该固定金属芯在其端部固定地附着到壳体14上。通过控制电路将电流提供到励磁线圈34，该控制电路将参看图6在后面描述。转子16通过靠近轴18的相对轴向端部的轴承42可旋转地安装到壳体14上。滑轮46固定地附着到轴18上，以从由发动机(未图示)驱动的皮带(未图示)向转子16提供转动能。一个或多个风扇50可以附着到转子16上，更具体地，附着到极靴22、26上，用来促进通过电机10的空气流动以有利于冷却。定子54与转子16轴向对准，该定子将参看图7在后面描述。
参看图2和3，示出了转子的具体构造。在该具体实施例中，转子16的轴18通过极靴22固定地附着到极靴22、26上。每个极靴22、26具有若干磁极部件60、64、68，这三个都在图中示出。磁极部件60和64附着到极靴22，磁极部件68附着到极靴26。两个极靴22、26有相反的极性，如此以来磁极部件60和64具有与磁极部件68相反的极性。永久磁体30固定附着到极靴22、26上位于磁极部件60、64、68之间。永久磁体30周向地磁化，使得北极位于靠近第一径向表面70的端部，南极位于靠近第二径向表面72的端部，并且在磁体30上，表面70周向地相对(circumferentially opposite)于表面72。永久磁体30的磁力在极靴22、26上产生磁极。
参看图4，磁体30的表面70、72相互不平行，如图所示。磁体30大体上呈梯形，然而，磁体30径向方向上的内表面76和径向方向上的外表面80可以是平面，但不一定必须是平面。例如，表面76和80可以为弓形。另外，磁体30和磁极部件60、64的尺寸设置使得磁极部件68上的周向相对的(circumferentially opposing)表面84、88基本上相互平行。同样地，每个其它磁极部件的周向上相对的侧面基本上也是平行的。磁体30相对于极靴22、26定位以便磁体30的表面70邻接磁极部件68的表面88并因此基本上与其平行，同样地表面72邻接磁极部件64的表面90并因此基本上与其平行。与本领域普遍的具有不平行的周向相对表面的磁极部件相比较，上述具有基本上相互平行的周向相对表面的结构能够减少相邻磁极部件之间的通量泄漏。
参看图5，单个励磁线圈34显示为缠绕芯体38。通过励磁线圈34的电流产生磁场，该磁场的通量能够增加(提高)或者减少(下降)由永久磁体30所产生的磁通量，这取决于通过励磁线圈34的电流方向。这样以来，电机10的功率密度和由此产生的电源可以通过控制流过励磁线圈34的电流来获得增加或减小。例如，可以通过如下所述的H桥控制电路来控制通过励磁线圈34电流方向。
参看图6，示出了H桥接控制电路92。电路92包括4个开关94、95、96和97，这些开关一起决定从B+电源100通过励磁线圈34到接地104的电流路径。例如，如果开关94和97闭合且开关95和96断开，电流将按箭头108所示的方向流过励磁线圈34。相反地，如果开关95和96闭合且开关94和97断开，电流将以箭头112所示的相反方向流过励磁线圈34。通过将电路92结合到控制系统中，本领域技术人员可以对开关94、95、96和97的状态进行成对地控制以便根据需要提高磁通量以及相反地根据需要降低磁通量，从而控制电机10的输出。这种机器的高电力输出可能产生不希望有的磁噪声；然而，可以对定子54提高设计来最小化这种不良磁噪声。
参看图7，示出了定子54环绕转子16。定子54具有的狭缝116的数目为单一三相缠绕定子通常所用的狭缝数目的两倍。超出的狭缝116容纳第二个三相绕组(未图示)。这种具备两组三相绕组的定子54在本领域中是已知的。美国专利第6,469,408号具体地描述了一个具备两组三相绕组的定子实例，该专利的全部内容以引用的方式结合在本申请中。在定子54中配备两组三相绕组能有助于最小化电机10的磁力噪音。
虽然已经根据代表性的具体实施例描述了本发明，本领域技术人员也可以理解的是，可以对本发明作出各种改变和元件的等效替换而不脱离本发明的范围。另外，可以对本发明的教示进行多种修改以适应特定情况或材料而不脱离本发明的范围。因此，本发明并不局限于作为本发明的最佳实施例公开的特定实施方式，本发明将包括所有落入权利要求范围的具体实施方式。

Claims (23)

1.一种电机转子，其包括：
可旋转的轴；
若干附着到所述轴上的磁极部件；以及
若干附着到所述若干磁极部件上的磁体，使得所述若干磁体中的一个磁体周向地定位在相邻的磁极部件之间，所述若干磁体中的每一个磁体都具有不平行的周向相对侧面。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其中，所述若干磁极部件中的每一个都具有基本上平行的周向相对侧面。
3.根据权利要求1所述的电机转子，其中，所述若干磁体为永久磁体。
4.根据权利要求1所述的电机转子，其中，所述若干磁体周向地磁化使得其上的相对磁极周向地间隔开。
5.根据权利要求1所述的电机转子，其中，所述若干磁极部件的磁场强度可以通过至少一个固定的励磁线圈变更。
6.根据权利要求5所述的电机转子，其中，所述若干磁极部件的磁场强度可以通过所述至少一个固定的励磁线圈增加。
7.根据权利要求5所述的电机转子，其中，所述若干磁极部件的磁场强度可以通过所述至少一个固定的励磁线圈降低。
8.根据权利要求5所述的电机转子，其中，所述固定的励磁线圈可以同心地定位在所述若干磁极部件内。
9.根据权利要求1所述的电机转子，其中，所述电机转子可以在交流发电机内操作运行。
10.根据权利要求1所述的电机转子，其中，所述电机转子可以在无刷电机内操作运行。
11.一种电机转子，其包括：
可旋转的轴；
若干附着到所述轴上的磁极部件；以及
若干附着到所述若干磁极部件上的磁体，使得所述若干磁体中的一个磁体周向地定位在相邻的磁极部件之间，每个磁极部件具有基本上平行的周向相对侧面。
12.根据权利要求11所述的电机转子，其中，所述基本上平行的周向相对侧面与所述若干磁体的周向相对侧面邻接。
13.根据权利要求11所述的电机转子，其中，所述电机转子可以在交流发电机内操作运行。
14.一种无刷电机，其包括：
转子组件，所述转子组件包括：
可旋转的轴；
固定地附着到其上的磁极组件，所述磁极组件包括：
第一极靴，所述第一极靴具有若干附着到其上的第一磁极部件，若干第一磁极部件中的每一个都具有基本上平行的周向相对侧面；及
第二极靴，所述第二极靴具有若干附着到其上的第二磁极部件，若干第二磁极部件中的每一个都具有基本上平行的周向相对侧面；以及
若干周向地布置在所述若干第一磁极部件与若干第二磁极部件之间的永久磁体；以及
同心地位于所述转子组件内的至少一个固定的励磁线圈。
15.根据权利要求14所述的无刷电机，其中，所述无刷电机是交流发电机。
16.根据权利要求14所述的无刷电机，所述无刷电机进一步包括H桥控制电路，通过所述至少一个固定的励磁线圈电流方向可以由所述H桥控制电路控制。
17.根据权利要求14所述的无刷电机，其中，所述无刷电机的性能可以借助对通过所述至少一个固定的励磁线圈的电流控制来变更。
18.根据权利要求17所述的无刷电机，其中，所述性能包括发电。
19.根据权利要求17所述的无刷电机，其中，所述性能包括功率密度。
20.根据权利要求14所述的无刷电机，其中，所述若干永久磁体中的每一个都具有不平行的周向相对侧面。
21.根据权利要求14所述的无刷电机，其中，所述若干磁体的不平行的周向相对侧面与所述若干磁极部件的基本上平行的周向相对侧面邻接。
22.根据权利要求14所述的无刷电机，所述无刷电机进一步包括与所述转子组件可操作联接的定子，所述定子具有两个相互电偏移的三相绕组。
23.根据权利要求22所述的无刷电机，其中，所述电偏移为30度。
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