CN110582925A - 包括带有密封槽的定子的旋转电机及更具体地是永磁辅助式磁阻同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，该电机包括转子(1)和定子(2)，定子具有与转子相对的壁(3)，所述定子包括沿着所述定子周向地设置的多个径向槽。所述槽设有通向所述内壁的孔(6)，所述孔由封闭装置(7、8)封闭，以形成多个封闭槽(5)。

Description

包括带有密封槽的定子的旋转电机及更具体地是永磁辅助式 磁阻同步电机

本发明涉及一种具有封闭槽式定子的旋转电机，并且更具体地涉及一种永磁辅助式同步磁阻电机。

更确切地说，电机包括具有开口槽的定子，这些开口槽通过合适的装置封闭(闭合)，使得转子的外表面与定子的内表面之间的气隙基本恒定。

通常，这种电机包括彼此沿着相同轴线设置的定子和转子。

转子由转子主体组成，该转子主体具有设置在转子轴上的一堆层叠件。这些层叠件包括用于永磁体的壳体，以及用于形成磁通屏障的穿孔，这些穿孔允许磁体的磁通量径向地指向定子。

转子通常容纳在定子内，定子承载电绕组以产生允许转子旋转的磁场。

背景技术

如在文献EP-1057242中更好地描述的那样，定子具有环形形状并且它包括多个径向槽，这些径向槽沿转子的方向开口并且沿着定子周缘延伸。

这些槽设计成接纳电枢绕组，这些电枢绕组在通过任何已知装置附连于槽之前通过槽的开口面馈送到定子中。

在这种类型的永磁辅助式同步磁阻机器中通常观察到明显的转矩波动。

这可能在转子处产生颠簸和振动，从而导致使用该机器时的不适。

文献WO-2016/188764描述了一种具有封闭槽定子的电机，该电机允许减小转矩波动和噪声。然而，由于封闭槽的缘故，该方案尤其需要非常规的制造工艺。

因此，本发明涉及一种包括转子和定子的电机，该定子具有与转子相对的内壁，所述定子包括沿着所述定子周向地设置的多个径向槽，所述槽设有通向所述内壁的孔。

根据本发明，所述孔由封闭装置封闭，以形成多个封闭槽。

电机的各槽可以沿着定子的轴线纵向延伸。

所述封闭装置可以包括由磁性材料制成的楔形件，该楔形件的尺寸对应于所述孔，以将所述槽封闭。

楔形件的厚度可以设计成使得它们与定子的内壁的表面齐平。

这些楔形件可以压接、焊接或胶合在孔中。

封闭装置可以包括由磁性材料制成的(圆)筒，该圆筒设置在定子的内壁上以将所述槽封闭。

所述(圆)筒可以通过压配的方式紧固至定子的内壁。

圆筒的内径可以适于接纳转子。

通过阅读此后通过非限制性示例并参考附图的方式进行的描述，本发明其它的特征和优点将会变得清晰，在附图中：

-图1a和1b是根据现有技术的电机的示意性剖视图，

-图1c和1d是根据本发明的电机的定子的示意性剖视图，

-图2a是示出根据针对现有技术的电机以及针对本发明的两个电机的转子的电气位置的恒定电流转矩演变的曲线图，以及

-图2b是给出图1a、1b、1c和1d中描述的四个实施例的转矩谐波(牛·米)的幅度的曲线图。

图1a、1b、1c和1d以局部剖视图示出了旋转电机、此处是永磁辅助式同步磁阻电机，该电机包括转子1和定子2，转子1和定子2在同轴的同时彼此配合。

如众所周知的，并且尤其在文献WO-2016/188764中描述的那样，转子结构包括优选的磁轴，该磁轴包括成堆的相同的平面铁磁层叠件，这些层叠件通过任何已知的方式彼此组装在一起。图1a至1d至少部分地示出了这种类型的转子。

圆形的层叠件包括由转子轴横穿的中心孔以及在整个层叠件中延伸的多个轴向凹部20。

径向地设置在彼此之上并且彼此间隔开的一系列矩形轴向凹部20形成了用于磁通发生器的壳体，此处永磁体呈等长矩形条的形式，其长度基本上等于层叠件束的长度。优选地，转子包括径向地设置在彼此之上的至少两个系列的矩形轴向凹部20，这些矩形轴向凹部20周向地分布在转子1上。

另一系列凹部40由倾斜径向的穿孔组成，这些穿孔延伸穿过所述壳体至层叠件的边缘附近。

由此产生由穿孔28形成的磁通屏障。来自磁体的磁通量然后不能通过所述穿孔之间的实心部分。

径向地设置在彼此之上且彼此相距一定距离、形成用于磁通量发生器的壳体的的各系列矩形轴向凹部20的存在以及延伸穿过壳体至层叠件的边缘附近的倾斜径向穿孔40的存在允许改善磁通量的方向并因此改善电机性能，然后磁通量在转子的壁上被更好地引导(通过通道引导)，这些壁更多且更薄。

在图1a，1b中部分地示出的根据现有技术的定子2包括具有内壁3的环形圈，内壁3的内径设计成接纳转子1，该转子1具有提供气隙4所需的空间。

该圈包括此处为长形(长圆形/椭圆形)截面的多个孔洞5，这些孔洞5形成设计为用于接纳电枢绕组的槽。

更确切地说，这些孔洞通过径向设置在圈上而沿着定子轴向延伸，同时周向地设置成彼此间隔距离D。

图1a描述了形成用于接纳电枢绕组的封闭槽的封闭容积。

因此，壁3是连续壁，并且气隙4在转子与定子之间在其整个周缘上是准恒定(近似恒定)的。

此外，由于转子的外侧和定子的内侧是平滑的，因此获得了降低的空气动力学噪声。

文献WO-2016/188764尤其描述了封闭槽的优点。

图1b描述了具有槽的定子的传统结构，这些槽的底部由孔6开口。这些孔允许电枢的卷绕，具体地是机械卷绕，而在封闭槽的情况下，电枢绕组需要手动实现。

本发明的目的是将封闭槽提供的优点与开口槽定子相结合，以通过自动卷绕的可能性降低制造成本，并获得数量级为0.6的更好的卷绕系数。

因此，在卷绕之后，定子的孔6由合适的装置进行封闭，比如由与孔6宽度相同并且长度对应于定子长度的磁性材料制成的板或楔形件进行封闭。图1c示出了具有呈楔形件或板形式的封闭装置7的该实施例的剖视图。这些封闭装置可以通过本领域技术人员可用的任何方式进行压接、胶合、焊接或固定。

这些楔形件的厚度有利地使得它们与定子的内壁的表面齐平。

因此，气隙在整个周缘上基本恒定，并且定子的内表面3实际上是平滑的。

图1d描述了所述将开口槽5封闭的装置的另一实施例。直径和长度分别对应于内表面和定子的长度的圆筒8设置在开口定子的内表面3上。

因此，定子的内表面完全被圆筒8的壁或保持圈覆盖，因此槽的所有孔都是封闭的。气隙4由转子的外表面和圈8的内表面构成。圆筒8或保持圈由磁性材料制成。可以通过本领域技术人员已知的任何方式，尤其是通过压配、胶合、焊接将圆筒紧固到定子的内表面3上。在圆筒8的厚度相对于其直径较薄的情况下，压配是合适的保持方式，因此用于封闭定子槽的孔的所述装置命名为“保持圈”。

在永磁辅助式同步磁阻结构中，将定子的开口槽封闭具有三个优点：

·减小转矩脉动(和转矩脉动谐波)，

·减少转子和定子铁损(铁中磁感应的谐波减少)，

·由于气隙是恒定的，因此减少了由电机的空气动力学现象引起的噪声。

当永磁辅助式同步磁阻电机的转子1包括径向设置在彼此之上且彼此相距一定距离的、并形成用于磁通发生器的壳体的各系列矩形轴向凹部20时，并且当转子还包括延伸穿过壳体至层叠件的边缘附近(如图1a至1d所示)的倾斜径向穿孔类型的凹部40时，结合用于定子槽的封闭装置(7、8)的使用，同步磁阻电机具有显著改善的性能。

图2a是曲线图，该曲线图针对定子的四个实施例示出了电机关于恒定电流转子的电气位置(单位为°)的转矩(单位为牛·米)：封闭槽E、开口槽O、由楔形件封闭的槽C、由保持圈封闭的槽F。

可以注意的是，在开口槽O的情况下，转矩波动要高得多(9.0％)，而对于具有封闭槽E、由楔形件封闭的槽C以及由保持圈封闭的槽F的构造，转矩波动分别为5.1％、6.4％、5.4％。

此外，图2b示出了瞬时转矩的谐波含量的水平。应当注意的是，在具有开口槽的定子的情况下，对应于定子的齿数的谐波阶数(次数)36占主导。在其它构造中，谐波的幅度趋于减小而其频率增加。这令人关注，尤其是关于铁损方面，因为可能产生更大损失的高阶谐波(铁损与f、f²、f^3/2成比例)并不被激发。

显然，接纳电枢绕组的槽、尤其是具有磁性楔形件或磁性保持圈的槽的后部封闭，与开口槽定子结构相比允许减小转矩波动，以及转矩谐波。

此外，与封闭槽结构相比，后部封闭不会引起电磁性能的显著变化。

Claims (8)

1.一种电机，所述电机包括转子(1)和定子(2)，所述定子具有与转子相对的内壁(3)，所述定子包括沿着所述定子周向地设置的多个径向槽(5)，所述槽设有通向所述内壁的孔(6)，其特征在于，所述孔由封闭装置(7、8)封闭，以形成多个封闭槽(5)。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述槽沿着所述定子的轴线纵向延伸。

3.如权利要求1或2中任一项所述的电机，其特征在于，所述封闭装置包括由磁性材料制成的楔形件(7)，所述楔形件的尺寸对应于所述孔，以便将所述槽封闭。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述楔形件的厚度设计成使得所述楔形件与所述定子的所述内壁的表面齐平。

5.如权利要求3或4中任一项所述的电机，其特征在于，所述楔形件被压接、焊接或胶合在所述孔中。

6.如权利要求1或2中任一项所述的电机，其特征在于，所述封闭装置包括由磁性材料制成的圆筒(8)，所述圆筒设置在所述定子的所述内壁上，以便将所述槽封闭。

7.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述圆筒通过压配紧固至所述定子的所述内壁。

8.如权利要求6或7中任一项所述的电机，其特征在于，所述圆筒的内径适于接纳所述转子。