CN110417144A - 设有极间磁体的优化分布的旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种用于特别是用于机动车辆的旋转电机的转子(12)，包括：‑包括一系列爪(29.1)的第一磁轮(27.1)；‑包括一系列爪(29.2)的第二磁轮(27.2)；‑第一磁轮(27.1)的爪(29.1)和第二磁轮(27.2)的爪(29.2)相对于彼此边缘重叠，使得两个相邻的爪(29.1、29.2)属于两个不同的磁轮(27.1、27.2)；‑两个相邻的爪(29.1、29.2)通过极间空间(42)彼此分开，其特征在于，永磁体(43)仅设置在极间空间(42)的一部分内。

Description

设有极间磁体的优化分布的旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机，特别是交流发电机或交流发电机-起动器类型，其设计用于机动车辆。
更具体地，本发明涉及旋转电机，其转子包括至少一个励磁绕组、磁极和设置在磁极之间的永磁体。由于这种布置，这些磁体被称为极间磁体。
背景技术
通常，转子具有爪结构。这种类型的结构由两个相对且边缘重叠的磁轮构成，每个磁轮包括爪。磁轮的每个爪沿另一个磁轮的方向延伸。另外，每个爪插入相对磁轮的两个连续爪之间。此外，转子包括绕中心芯缠绕的励磁绕组。
转子被定子包围，在转子的外周边和定子的内周边之间存在气隙。当旋转机器工作时，转子绕其轴线旋转，并且磁通量经由定子的绕组在具有相应相反极性的相邻磁极之间循环。极间磁体用于防止磁通量直接从一极传递到另一极而不通过定子。
这种从一极到另一极而不通过定子的漏磁通实际上影响输出，并且降低了旋转电机的功率性能。实际上，直接从一个爪传递到另一个爪而不经过定子的流动不参与机器的操作。使用极间磁体可以限制这些泄漏。
已知具有全局平行六面体形式的极间磁体。每个都放置在转子的两个相邻爪之间延伸的相应极间空间中，每个爪分别属于两个磁轮中的一个。通常，转子在每个极间空间内包括至少一个磁体。
由于制造它们的原材料的成本，例如稀土或铁氧体，这些极间磁体代表转子成本的很大一部分。用于这些磁体的原材料的主要来源数量有限，并且它们的开采受到控制。因此，原材料受到金融投机的影响，使其价格水平上升。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于旋转电机的转子，旋转电机特别是用于机动车辆，有效地消除该缺点，该转子包括：
-包括一系列爪的第一磁轮；
-包括一系列爪的第二磁轮；
-第一磁轮的爪和第二磁轮的爪相对于彼此边缘重叠，使得两个相邻的爪属于两个不同的磁轮；
-两个相邻的爪通过极间空间彼此分开，
其特征在于，永磁体仅设置在极间空间的一部分内。
通过减少所使用的极间磁体的总数，本发明因此可以获得磁性能和转子成本价之间的最佳折衷。
根据一实施例，两个中的一个极间空间由至少一个永磁体填充。
根据一实施例，所述转子包括每个都包含至少一个永磁体的两个连续极间空间的第一组件和没有永磁体的两个连续极间空间的第二组件的圆周交替。
根据一实施例，两个极间空间中的第一组件和两个极间空间中的第二组件是连续的。
根据一实施例，转子包括包含至少一个永磁体的极间空间和没有永磁体的连续极间空间的圆周交替。
根据一实施例，永磁体具有相同的等级。
根据一实施例，永磁体的等级选自铁氧体或稀土。
根据一实施例，每个永磁体由唇缘径向保持，每个唇缘设置在永磁体位于其之间的爪的相对侧边缘之一上。
根据一实施例，小薄片插入在永磁体和相应的保持唇缘之间。
本发明还涉及一种旋转电机，其特征在于，它包括如前所述的转子。
根据一实施例，所述旋转电机具有交流发电机或交流发电机-起动器的形式。
附图说明
通过阅读以下描述并检查伴随它的附图，将更好地理解本发明。这些图纯粹是为了说明而提供的，并不以任何方式限制本发明。图中：
图1示出了根据本发明的旋转电机的横截面视图；
图2a和2b是从上方和前方观看的视图，示出了根据本发明的用于旋转电机的转子的第一实施例；
图3示出了前视图，示出了根据本发明的用于旋转电机的转子的第二实施例。
具体实施方式
相同、相似或类似的元件在各图中保持相同的参考。
图1表示紧凑型多相交流发电机10，特别是用于机动车辆。交流发电机10可以将机械能转换成电能，并且可以是可逆的。这种类型的可逆交流发电机(称为交流发电机-起动器)使得可以将电能转换成机械能，特别是为了起动车辆的热力发动机。
该交流发电机10包括壳体11，并且在壳体11的内部是具有装配在轴13上的爪12的转子，以及围绕转子12的定子15，其中在转子12的外周边与定子15的内周边之间存在气隙。轴13沿其延伸的轴线X形成转子12的旋转轴线。
壳体11包括支撑定子15的前轴承16和后轴承17。轴承16、17具有中空形式，并且每个中心地支撑滚珠轴承18，用于旋转地装配轴13。
定子15包括呈一组板形式的主体20，其设置有凹口，该凹口配备有用于装配绕组21的凹口绝缘物。绕组21包括至少一个相绕组，该相绕组穿过定子主体20中的凹口，并且在定子主体20的两侧与所有绕组一起形成前发髻23和后发髻24。相绕组例如由覆盖有瓷漆的连续线或者由引脚形式的导电元件获得，例如通过焊接彼此电连接。相绕组电连接到电子功率模块，该电子功率模块尤其包括整流桥。
此外，转子12包括第一磁轮27.1和第二磁轮27.2。第一磁轮27.1具有横向定向的第一凸缘28.1，在其外周边上设有一系列爪29.1。第二磁轮27.2具有横向定向的第二凸缘28.2，在其外周边上设有一系列爪29.2。
爪29.1、29.2例如具有梯形形状和轴向定向。一个磁轮27.1、27.2的爪29.1、29.2轴向面向另一个磁轮27.1、27.2的凸缘。磁轮27.1、27.2的每个爪29.1、29.2插入另一个磁轮27.1、27.2的两个连续爪之间，使得磁轮27.1、27.2的爪29.1、29.2相对于彼此边缘重叠。
圆柱形芯31轴向插入磁轮27.1、27.2的凸缘28.1、28.2之间。在这种情况下，芯31包括两个半芯，每个半芯属于凸缘28.1、28.2中的一个。
励磁绕组33围绕芯31的外周边缠绕。绝缘元件34可以径向插入芯31和绕组33之间。在绕组33中循环的电流产生磁通量，使得磁轮27.1、27.2的爪29.1、29.2构成彼此相对的磁极。
轴13可以被迫进入磁轮27.1、27.2中的中心孔。在其前端侧，轴13支撑滑轮35。滑轮35属于用于将运动传递到交流发电机和机动车辆的热力发动机之间的至少一个带的装置。
后轴承17支撑设有刷子38的刷架37，刷子38设计成与收集器40的环39摩擦，以确保向转子12的绕组供电。
从图2a中可以看出，属于两个不同磁轮27.1、27.2的两个相邻爪29.1、29.2通过极间空间42彼此分开。为了限制转子12的磁漏，永磁体43仅设置在极间空间42的一部分内。这些永磁体43根据转子12的圆周规则地设置。
有利地，两个中的一个极间空间42填充有永磁体43。在所示的示例中，在相应的极间空间42内存在单个永磁体43。作为变型，然而在给定的极间空间42内可以具有两个永磁体43或更多。
在图2a和2b的实施例中，转子12包括两个连续极间空间42(每个包含至少一个磁体43)的第一组件E1和没有磁体43的两个连续极间空间42的第二组件E2的圆周交替。两个极间空间42的第一组件E1和两个极间空间42的第二组件E2是连续的。填充有磁体43的组件E1的极间空间42设置在其中一个磁轮的爪29.1或29.2的两侧。因此，两个这样的磁轮中的一个爪被磁体43包围。在图2b中，这些是磁轮27.1的爪29.1。
换句话说，如果“1”表示包含磁体43的极间空间42且“0”表示没有磁体43的极间空间42，则转子12具有1-1-0-0型的连续磁体的模式，其根据定子15的整个圆周重复。这种类型的结构使得可以便于磁轮27.1、27.2相对于彼此的旋转分度。事实上，由于两个磁轮27.1或27.2中的一个爪在两侧具有磁体43，因此在转子12的装配过程中，该组件可以更容易地在另一个磁轮27.1、27.2的相邻爪之间被引导。
在图3的实施例中，转子12包括包含至少一个磁体43的极间空间42和没有磁体43的连续极间空间42的圆周交替。换句话说，如果“1”表示包含磁体43的极间空间42且“0”表示没有磁体43的极间空间42，则转子12具有1-0-1-0型的连续磁体的模式，其根据定子15的整个圆周重复。这种类型的配置使得可以根据转子12的整个圆周有规律地限制磁漏，而对于1-1-0-0型的配置，磁漏对于两个中的一个爪29.1、29.2而言是有限的。
下表示出了使用1-0-1-0型的配置与1-1-0-0型的配置相比所获得的性能提升。
磁体的配置 1-1-0-0 1-0-1-0
转速 rpm 2000 2000
电池电压 Vdc 13.5 13.5
环境温度 ℃ 25 25
绕组温度 ℃ 25 25
磁体温度 ℃ 25 25
转子12中的电流 Adc 15.0 15.0
机器的输出电流 Adc 169.3 174.2
绝对差异 Adc +4.9
相对差异 +2.9％
因此，与1-1-0-0型的配置相比，1-0-1-0型的配置使得可以获得几乎5A的电流增益，对应于几乎3％的增加。
永磁体43有利地具有相同的等级。因此，永磁体43可以由铁氧体或稀土制成。然而，作为变型，永磁体43可以具有彼此不同的等级。
永磁体43可以由两个唇缘45保持，每个设置在磁体43位于其之间的爪29.1、29.2的相对侧边缘之一上。还可以提供添加的小薄片46，每个插入两个唇缘45和相应永磁体43的外周边之间。
每个小薄片46具有由刚性比磁体43的材料更小的材料制成的小板的形式。这可以例如是嵌入预浸塑料材料中的玻璃纤维。小薄片46是矩形扁平小板，其具有与磁体43的外部面相同的尺寸和相同的形状，以其重合边缘覆盖。比磁体43更柔韧的胶层介于磁体43和小薄片46之间。
应当理解，前面的描述纯粹是作为示例提供的，并不限制本发明的领域，通过用任何其他等同物替换不同的元件不构成偏离。
另外，本发明的不同特征、变型和/或实施例可以根据不同的组合彼此相关，只要它们不是不相容的或相互排斥的。

Claims (11)

1.一种用于旋转电机(10)的转子(12)，旋转电机特别是用于机动车辆，该转子包括：
-包括一系列爪(29.1)的第一磁轮(27.1)；
-包括一系列爪(29.2)的第二磁轮(27.2)；
-第一磁轮(27.1)的爪(29.1)和第二磁轮(27.2)的爪(29.2)相对于彼此边缘重叠，使得两个相邻的爪(29.1、29.2)属于两个不同的磁轮(27.1、27.2)；
-两个相邻的爪(29.1、29.2)通过极间空间(42)彼此分开，
其特征在于，永磁体(43)仅设置在极间空间(42)的一部分内。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，两个极间空间中的一个由至少一个永磁体(43)填充。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，转子包括每个都包含至少一个永磁体(43)的两个连续极间空间(42)的第一组件(E1)和没有永磁体(43)的两个连续极间空间(42)的第二组件(E2)的圆周交替。
4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，两个极间空间(42)的第一组件(E1)和两个极间空间(42)的第二组件(E2)是连续的。
5.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述转子(12)包括包含至少一个永磁体(43)的极间空间(42)和没有永磁体(43)的连续极间空间(42)的圆周交替。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子，其特征在于，所述永磁体(43)具有相同的等级。
7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述永磁体(43)的等级选自铁氧体或稀土。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的转子，其特征在于，每个永磁体(43)由唇缘(45)径向保持，每个唇缘设置在磁体位于其之间的爪(29.1、29.2)的相对侧边缘之一上。
9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，小薄片(46)插入在永磁体(43)和相应的保持唇缘(45)之间。
10.一种旋转电机(10)，其特征在于，所述旋转电机包括根据前述权利要求中任一项所述的转子(12)。
11.根据权利要求10所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述旋转电机具有交流发电机或交流发电机-起动器的形式。
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