CN102742127A - 带有永磁体的转子 - Google Patents

Abstract

一种旋转机械（1）的转子（5），包括：a)沿旋转轴线（X）延伸的轴(30)，b)围绕轴(30)设置且包括一个或多个永磁体的磁化部分(20)，c)一组叠片(6)，所述一组叠片（6）沿旋转轴线(X)堆叠，且限定出与磁化部分（20）相对的磁极（21）设置的极靴（7），两连续的极靴被保持在转子上，在磁化部分（20）的径向内侧，彼此之间没有连接。

Description

带有永磁体的转子

技术领域

本发明的目的在于提出一种带有永磁体的旋转机械，且更特别地，在于提出尤其是电动机的转子的新型装配。

背景技术

在文献EP 0680131、US 4506181、US 4469970、EP 1152515、WO 85/02725、DE 1166347和GB 463813中已知带有永磁体的机械，所述机械包括磁化部分，该磁化部分的连续极靴被保持在转子上，且彼此之间无连接。

永磁体21可以根据多种构造方式被设置在旋转机械的转子5上，已经在图3至图7中示出所述构造的示例。

在图3的示例中，磁体21被固定在转子5的外部且限定出凸出磁极。

在图4的示例中，转子5具有集中的通量，各磁体21被沿径向设置在两极靴22之间。

在图5和图6的示例中，磁化部分20围绕在转子的叠片6的外部，该磁化部分20连续地延伸围绕转子5，如图5所示，而在图6的示例中呈非连续状延伸。

在图7的示例中，磁体21被隐藏起来。

图3至图7所示的机械的消磁（Defluxage），或在较大速度范围内以不变的功率运行，实施起来相对复杂。

图4所示的转子能允许方便地消磁，但在电动机具有较小的直径和较大的长度的情况下，其以非常大的速度旋转，例如大于12000tr.min^-1，电动机的轴不能保证转子的机械稳定性。

图7的转子也能允许消磁，但当消磁比率大于3时，其性能将下降。

图3、图5和图6中所示的转子的其它构造不允许方便地消磁。

发明内容

本发明的目的在于改进带有永磁体的机械，且根据其特征之一，得益于旋转机械的转子，其可以包括：

-沿旋转轴线延伸的轴，

-围绕轴设置且包括一个或多个永磁体的磁化部分，

-一组叠片，所述一组叠片沿旋转轴线堆叠且限定出与磁化部分的磁极相对设置的极靴，两个连续的极靴被保持在转子上，在磁化部分的径向内侧，彼此之间没有连接。

一组叠片的极靴可以限定出凸出磁极，两相邻的凸出部分限定出磁极间的空间。

通过这种机械，可以在极大的速度下进行消磁，机械可容纳直径相对大的轴，并设有凸出部和永磁体。

通过其凸出部，机械可结合带有线绕式转子的同步机械的优点和永磁体的优点，永磁体可带来极大的单位质量的功率。

磁化部分可以为环形，例如以连续的方式围绕转子的轴线延伸。磁化部分可包括带有多个磁极的单磁体。有利地，磁化部分可通过对可磁化材料的空心筒进行磁化而获得。

在变型中，磁化部分可以包括多个不同的磁体，所述磁体例如围绕转子的轴线延伸。两个相邻的磁体可以彼此间隔一定距离，从而使环形部分以非连续的方式围绕转子的轴延伸。

磁化部分可以与轴接触，或在轴的附近，例如呈与轴同心的空心筒的形状。一层粘合剂可保证将磁化部分保持在轴上。

优选地，轴具有磁性，这能允许提高机器的性能。

极靴，尤其是凸出的极靴，可以通过由叠片构成的连接桥彼此相连。

叠片可通过径向内边抵靠于磁化部分上。一组叠片可以在径向方向完全位于磁化部分的外部。

凸出部分可以包括侧边，所述侧边包括从机械的铁间空隙开始向内部延伸的第一直线部以及尤其界定出磁极间的空间的底部的第二圆化部。

极靴的宽度可在铁间空隙的方向减小。

各极靴的径向外边可以与旋转轴线同心。

根据第一实施方式，极靴，尤其是凸出的极靴，包括至少一开口，尤其是多个开口，用来容纳一个或多个叠片的保持杆，极靴被所述保持杆横穿。保持杆例如为直线形。

一组叠片可以由设在转子轴向端部的两侧面保持，保持杆被连接在所述侧面上。

根据本发明的第二实施方式，转子包括各自被容纳在磁极间的空间中的多个垫片，所述垫片各自包括用来容纳叠片的保持杆的至少一个开口，所述保持杆因此被设置在磁极间的空间中。垫片例如具有磁性。

保持杆可以具有磁性。

凸出部分可沿旋转轴线依照螺旋形轨迹移动，从而减少电偶震荡。保持杆可为直线形，而凸出部分可沿所述的螺旋形轨迹移动。一组叠片可以在沿径向方向上完全位于磁化部分的外部。

根据独立的或与之前方面结合的另一特征，本发明的目的还在于提出旋转机械的转子的组装方法，其包括：

-轴，

-一组叠片，其沿机械旋转轴线堆叠并界定出极靴，以及

-磁化部分，

根据该方法，在将已经磁化或在磁化之前的磁化部分在轴上就位之后，将一组叠片设置在转子上。

磁化部分尤其可在一组叠片围绕其就位后被磁化。

所述机械可以是带有内部转子和径向感应的电动机或交流发电机。

根据本发明的包括转子的同步机械例如具有介于0.5kW和50kW之间的额定功率。机械可包括四、六、八、十、十二个磁极或更多。

根据其另一方面，本发明的目的还在于提出一种机械的控制方法，该机械包括如上文定义的转子以及定子，机械的定子由电流（Is）供电，所述电流具有在机械的直轴线上的分量（Id）以及在机械的交轴上的分量（Iq），其中：

a）将不变电流Id保持在电流Is值的0和40%的值之间，更好的是0和约30%之间，而不变电流Iq的值保持在电流Is值的80%和100%之间，更好的介于约90%和100%之间，此时机械的速度小于基准速度，随后

b）根据机械速度改变电流Id和Iq，此时机械速度大于基准速度，电流Id的值提高，并保持大于电流Is的值的95%，更好的100%，而电流Iq的值减少，并保持为不等于零，例如大于电流Is值的5%或10%。

在步骤a）和b）中，电流Is的值可基本保持不变，变动例如保持在±5%，且不取决于速度。

在变型中，当处在步骤b）时，电流Is的值可以首先降低，随后提高，并优选地在步骤b）中，保持小于步骤a）中电流Is值的100%。

基准速度例如介于2000和5000tr.min^-1,例如约为3000tr.min^-1。所述控制规则可允许以高达大于基准速度三倍的速度——例如高达大于基准速度的五倍的速度——而消磁。例如可以高达约16000tr.min^-1的速度进行消磁。

附图说明

在阅读参考附图，并以非局限性实施方式给出的以下说明后，本发明可以得到更好的理解，附图中：

图1以局部和示意性方式示出根据本发明第一实施方式的机械的轴向剖面图。

图2以类似于图1的方式示出根据本发明另一实施方式的机械。

图3至图7，上文已经进行了描述，示出带有永磁体的转子的已知实施方式，且

图8示出机械的电流和电偶根据其速度的变化。

具体实施方式

在图1上已经示出根据本发明第一实施方式的同步电动机1。

同步电动机例如为三相。

在上述描述的示例中，机械具有六个磁极，但本发明并非局限于磁极的特定数量。

电动机1的额定功率例如介于0.5kW和50kW之间。

电动机1包括转子5和定子2。

在所示的示例中，定子2包括限定齿部4的磁性线圈架3，导电体以本身已知的方式卷绕在该磁性线圈架上。定子2可包括如图所示的分散线圈或在变型中是集中线圈。

转子5包括沿垂直于图1的平面的机械旋转轴线X堆叠的一组叠片6。

所述叠片6包括多个极靴7，在例如描述的示例中为凸出的极靴，其包括与定子相对的的径向外边8。

各凸出部7在侧向由两边10界定。

在所示的示例中，各个边10包括从机械的铁间空隙开始延伸的第一直线部11。当远离铁间空隙E时，第一直线部11可发散，从而使凸出部分7的宽度在靠近铁间空隙E时减小。

如图1所示，各边10可包括第二圆化部12，该圆化部限定出设置在两个相邻的凸出部分7之间的磁极间的空间I的底部。

如图1所示，各凸出部分7可包括至少一个开口15，尤其是多个例如圆形的开口，从而允许轴向杆40通过，该轴向杆有助于将一组叠片6保持在机械上。

在所示的示例中，各凸出部分7包括四个开口15，但本发明并非局限于特定数量的开口15。

保持杆可被连接在未示出的固定侧面上，所述侧面被设置在一组叠片6的轴向端上。

杆40例如以磁性材料制成。

凸出部分7可通过连接桥35彼此相连。因此，各叠片呈连续的环形。

各叠片可以通过锻压机或激光器而被切割。

如图所示，各叠片6可以由连续的内边18设置抵靠于磁化部分20上，所述磁化部分例如围绕转子的旋转轴线X连续延伸。

在未示出的变型中，磁化部分20以非连续的方式围绕轴线X延伸。

磁化部分20可由以磁性材料制成的空心圆筒构成，其被磁化从而限定出多个在圆周方向上交替的磁极21。

各凸出部分7与磁化部分20的磁极21相对。磁极21的角度范围可基本对应于存在于两个连续的连接桥35中间的角偏差。

优选地，轴30为磁性材料，例如磁性钢。

磁化部分20例如被粘合在轴上。

叠片6例如被粘合在磁化部分20上。

优选地，在将叠片6组装于磁化部分20和轴30上之后，磁化部分20被磁化。因此，磁极21可以与极靴相对地形成。

现在将参考图2，描述根据本发明另一实施方式的电动机1。

如该图所示的转子5与参考图1所描述的转子的不同之处特别在于，其凸出部分7的边10的形状以及不存在用于通过保持杆的开口15。

如图2可见，各个边10包括基本等于参考图1描述的第一直线部11。

在图2的示例中，第二部分12由凹角16实现，从而确定出磁极间的空间I的狭窄处，该狭窄处用来保持例如以热塑材料制成的垫片25。

如图2所示，各垫片25可包括允许保持杆40通过的开口26，保持杆40可以在其端部上被固定于端侧。

如图8所示，机械1可以以不变功率在较大速度范围内运行，例如直到约16000tr.min^-1。

机械的定子2由电流Is供电，该电流Is包括沿机械的直轴的分量Id，以及在机械的交轴上的分量Iq。

在步骤a）时——所述步骤a）对应从低速度直到基准速度，从基准速度开始，电偶开始逐渐减少，电偶值保持不变，且电流值Is、Id和Iq也保持不变。电流Id例如被保持不变，介于电流Is值的0%和约30%之间，而电流Iq也同时保持不变，介于电流Is值的约90%和100%之间，直到机械1的速度达到预设的基准速度，例如在所示的示例中约等于3000tr.min^-1。

在步骤b）时，根据机械的速度同时改变电流Id和Iq的值，电流Id的值被提高，且保持小于电流Is值的100%，而电流Iq的值被降低，并同时保持为不等于零，例如大于电流Is值的5%或10%。

在图8的实施方式中，在步骤a）时，电流Is的值保持不变，而在步骤b）时，电流Is的值首先降低，随后稍微提高，并同时在步骤b）时保持小于步骤a）中的电流Is值的100%，例如保持在步骤a）中的电流Is值的75%和90%之间。

从基准速度到介于基准速度的2倍和4倍的速度，电流Is可例如逐渐降低。

在未示出的变型中，电流Is的值在步骤a）中保持不变，而在步骤b）中，则不取决于机械的速度。

本发明不局限于上文描述的实施方式。

例如可以设想在图2示例的转子的凸出部分内设置例如图1所描述的开口15，用来容纳附加的保持杆。

本发明还可以被应用在交流发机械上。

本发明也可以被应用在带有内外双定子的电动机上。

“包括”的说法应该被理解成“包括至少一个”，除特殊说明不同的情况之外都是这样。

Claims (15)

1.一种旋转机械的转子（5），包括：

a)沿旋转轴线（X）延伸的轴(30)，

b)围绕轴(30)设置且包括一个或多个永磁体的环形磁化部分(20)，

c)一组叠片(6)，所述一组叠片（6）沿所述旋转轴线(X)堆叠，且限定出面对与磁化部分（20）的磁极（21）设置的极靴（7），两个连续的极靴被保持在所述转子上，在所述磁化部分（20）的径向内侧上在所述极靴与所述转子之间没有连接，所述极靴（7）限定凸出的磁极。

2.根据权利要求2所述的转子（5），所述磁化部分（20）完全围绕所述转子的所述轴线（X）连续地延伸。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的转子，所述磁化部分（20）包括具有多个磁极的单磁体。

4.根据上述权利要求中任一项所述的转子（5），所述磁化部分（20）与所述轴（30）接触，或靠近所述轴（30），尤其是被结合在所述轴上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转子，所述轴（30）是磁性的。

6.根据上述权利要求中任一项所述的转子（5），所述极靴（7）通过由叠片构成的连接桥（35）连接在一起。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的转子，所述极靴（7）被保持杆（40）横穿。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的转子，所述保持杆（40）设置在所述磁极间的空间（I）中。

9.根据权利要求8所述的转子，包括接合在所述磁极间的空间（I）中且被保持杆（40）横穿的垫片（25）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的转子，所述一组叠片（6）完全位于所述磁化部分（20）的径向外部。

11.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的转子（5）的方法，其特征在于，在设置已经被磁化的或在磁化之前的所述磁化部分（20）之后，将一组叠片（6）设置在所述转子上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将一组叠片（6）设置在转子上之后，对所述磁化部分（20）进行磁化。

13.一种用于控制包括定子（2）以及根据上述权利要求1至10中任一项的转子（5）的机械（1）的控制方法，所述机械（1）的所述定子（2）由电流（I s）供电，所述电流具有在所述机械的直轴上的分量（Id）和在所述机械的正交轴上的分量（Iq），所述方法的特征在于：

a)当所述机械的速度小于基准速度时，将电流Id保持在电流Is的值的0和约30%的值之间不变，而电流Iq的值保持在电流Is的值的大约90%和100%之间不变，然后

b)根据所述机械的速度改变所述电流Id和Iq的值，此时所述机械的速度大于所述基准速度，所述电流Id的值提高，同时保持低于电流Is的值的100%，而电流Iq的值减少，并保持为不等于零。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤a）和b）中，电流Is的值保持不变。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤a）中电流Is的值保持不变，在步骤b）中，电流Is的值先减小，随后提高，此时速度从基准速度向最大速度增加。

Images