CN1291370A - 具有永久磁铁和改进的消除通量能力的磁阻的旋转电机 - Google Patents

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Abstract

一种旋转电机,包括一个带有感应绕组(18)的定子(10)以及一个在定子内部旋转安装的转子(20),转子具有一系列磁铁(22N,22S),它们以其分别与所述磁铁相关的磁阻的磁性部分(24a,24b)极性交错相邻,每一个磁铁以及对应的磁性部分的整体确定了转子的一个极(PP)。根据发明,至少一些所述的极,在通常的切线方向上,交错地具有一个接有其磁性部分(24a)的磁铁(22s)和一个前有其磁性部分(24b)的磁铁(22N)。特别适用于汽车交流发电机和交流起动机。

Description

具有永久磁铁和改进的消除 通量能力的磁阻的旋转电机
本发明一般而言涉及到旋转电机，特别是具有一个带有永久磁铁的转子的同步旋转机器。
在现有技术中，我们知道一种旋转机器，其转子具有一系列的永久磁铁，它们被布置在转子表面或者成一定距离地被埋在转子表面的下面，以便确定南、N极的适当分布。
由于磁铁，该类机器具有永久性的励磁，这就必须具有一定的装置以保证机器的消除通量，也就是说通量的循环不能与定子感应绕阻有磁性协作，特别是在该机器工作于小负载的情况下。
该问题的一种公知的解决方案如图1上所示，其中我们示出了一个转子20，它包括确定S极的磁铁22S以及确定N极的磁铁22N。该公知的解决方案在于在每一个相邻的磁铁对之间安置一个消除通量的磁部件，该部件用于与定子的极协作，以保证所需的消除通量。
另外，我们在图2上以展开的方式示出了该转子与定子10协作的简要图示，磁铁产生感生磁通量FI和消除通量的反相通量FD，定子具有由容纳感应线圈18的槽14所限定的齿16。在该图上我们观察到，感生磁通量和消除通量的通量具有很差的独立性，并且我们注意到，感生磁通量和消除通量的重叠部分，他们在相反的方向上循环，限制了机器消除通量的能力。
本发明第一个目的在于消除该缺陷。
发明的另一个目的是减小机器工作时所遇到的磁矩波动。
因此本发明提供了一种旋转电机，特别是汽车交流发电机或交流起动机，它包括一个带有感应绕阻的定子以及一个安装在定子内部旋转的转子，转子具有一系列磁铁，它们以其分别与所述磁铁相关的磁阻的磁性部分极性交错相邻，每一个磁铁以及对应的磁性部分的整体确定了转子的一个极，其特征在于至少一些所述的极，在通常的切线方向上，交错地具有一个接有其磁性部分的磁铁和一个前有其磁性部分的磁铁。
最好地，但并不仅限于于此，本发明的旋转机器包括：
-转子，在所述的通常切线方向上，具有相邻的磁铁对，对应于极n和n+1，它与对应于极n+1和n+2的相邻磁性部分对相交错。
-磁铁是具有径向通量的磁铁。
-磁铁被安装在表面上。
-磁铁以一个预定的距离被埋入到转子圆周下面。
-磁铁和在同一极上相关的磁性部分在所述圆周方向上具有相邻的扩展。
-磁铁一般具有一个三角形的形状，两个连续的磁铁被头对脚、脚对头地朝向。
-转子的极由转子两部分的叠置爪所确定。
本发明其它的特性、目的和优点将在对不同实施例参照附图的详细描述中体现，它仅是例子但并不仅限于此，在图中，除了已经描述的图1和图2外：
图3是基于本发明第一种实施例的机器的定子和转子的一部分的展开简示图，
图4示出了图3的机器在正常工作中的行为，
图5示出了该同样的机器在消除通量工作中的行为，
图6是一个根据发明的旋转机器的部分示图，
图7是根据一个变化的机器转子的部分示图，
图8是根据发明第二个实施例的机器转子的平面展开图，
图9是对应于图8展开图的转子的透视图，
图10是根据发明第三个实施例的机器转子的平面展开图，而
图11是对应于图10展开图的转子的透视图。
首先参照图3，我们以展开的形式示出了一个旋转机器，它包括一个具有传统构造的外部定子10，其框架12确定了多个槽14，槽两两地被形成极的齿16所限定。槽14容纳着单向或多相感应绕组18。
转子20在其周边上包括两个被安置在转子周边上的具有径向通量的磁铁22N和22S，以及两个具有磁阻的磁性部件24a和24b。在实践中，在转子的周边上，以切线方向，我们可以顺序看到，一对磁铁22N，22S，然后是一对磁性部件24a和24b，然后是一对新的磁铁，依次后排。
转子的极距PP由例如22N的一个磁铁与相邻的磁性部件24b(N极)尺寸的组合在切线上的尺寸(在图3上对应于水平方向)所确定。同样，同一大小的另一极距由一个磁铁22S和相邻的磁性部件24a(S极)的组合尺寸所确定。因此我们可以理解，根据发明，当一个给定的极在给定的切线方向上，由一个磁铁部分接着一个用于消除通量的磁阻部分的序列所构成时，接下来的极在同一切线方向上就由一个磁阻部分接着一个磁铁部分的序列所构成。
kA和kR是系数，二者小于1并有kA+kR=1，表示了磁铁和磁性部件在对应的极距上的相对尺寸。
由于转子的该种结构，特别是由于对应于两个连续极n和n+1的永久磁铁边靠边的重新分组，以及对应于两连续极n+1和n+2的磁性部件重新分组，我们就改进了机器消除通量的质量。我们同样可以看到，该种布置能够很好地减小机器工作时的磁矩波动。
特别地，如果我们现在转向图4，我们就可看到，在正常工作时，感应的磁通量FM以与定子极中磁铁所产生的通量FA相同的方向循环，相对于磁铁的通量被很好的独立化。
所以，并且如图5所示，朝向与图4的励磁通量相反的方向的消除通量的通量FD，相对于磁铁通量FA也是独立化的。因此，对于一个给定的系数kR，我们将能够改进消除通量的通量质量，因为磁铁通量对其不会产生很大妨碍。
在这里我们将能看到，系数kA和kR的选择能够调节机器消除通量能力的设计。对于kR临近于kA，也就是说kA和kR的每一个都临近于0．5，我们就能得到很大的消除通量范围。
根据发明的旋转机器具有其他的优点；特别是由于两个磁铁能够在一个共同的槽中被重新分组的原因，简化了用于形成转子架堆叠的钢片的切割；另外，我们还能够在单一的块上实现磁铁22N和22S，它然后被磁化以确定属于N极的磁铁22N和属于S极的磁铁22S。
图6部分地示出了一个根据发明的旋转机器，它具有两个极对。因此，转子在其周边上具有两对交替的磁铁22N，22S，以及交替地两对磁性部件24a和24b。
在这里定子是一个三相定子。
当然，我们也可以在转子上安置几个磁铁对以及交替地磁性部件。
图7示出了一个发明实施例的变化，根据该变化，磁铁22N和22S不被安置于表面，而被埋入转子架内一个给定的深度。
现在参看图8和9，我们示出了一个具有轴向通量的三角形磁铁的转子。更准确地说，一个N极磁铁122N具有一个一般是直角三角形的形状，其长边平行于旋转轴，其短边与转子轴端部相齐以确定一个极。该N极磁铁122N以其长边与头对脚、脚对头朝向的S极磁铁122S的长边相邻，S极磁铁以其短边确定相对一端的一个极。具有磁阻的磁性部分124a，124b从它们的斜边开始沿磁铁伸展。
再有，我们可以安置有几个磁铁对122N，122S，并交错地带有多个对应的磁性部件。
转子的该种结构特别适于与一个布置在定子中具有轴向通量的过激励或去激励绕组协作。
图10和11示出了一个本发明在一个带有爪的转子上的应用。
一带有爪的转子在传统上，具有一个带有通常为三角形的第一爪系列211的第一部件201，以及一个带有通常为三角形的第二爪系列212的第二部件202，这些极爪相互之间交错。
在这种情况下，第一系列的每一个爪211，在一个给定的切线方向上(在图10上是从左到右)，具有一个带有磁阻的磁性部件224b，接着一个确定N极的磁铁222N，而第二系列的每一个爪212，在同一方向上，具有一个确定S极的磁铁222S，接着一个具有磁阻的磁性部件224a。因此，我们看到了一个与图3到6类似的磁铁和磁阻部件构造。
当然，本发明不仅限于所描述和展示的实施例形状，所属技术领域的技术人员都能够根据发明的精神来进行各种变化和改进。
特别地，根据所希望的消除通量的能力，如同我们已经指出的那样，也可以在磁铁和具有磁阻的磁性部件的相对扩展上起作用。
本发明特别适用于汽车的交流发电机和交流起动机。

Claims (8)

1．一种旋转电机，特别是汽车交流发电机或交流起动机，包括一个带有感应绕组(18)的定子(10)以及一个在定子内部旋转安装的转子(20)，转子具有一系列磁铁(22N，22S；122N，122S；222N，222S)它们以其分别与所述磁铁相关的磁阻的磁性部分(24a，24b；124a，124b；224a，224b)极性交错相邻，每一个磁铁以及对应的磁性部分的整体确定了转子的一个极，其特征在于至少一些所述的极，在通常的切线方向上，交错地具有一个接有其磁性部分(24a；124a；224a)的磁铁(22S；122S；222S)和一个前有其磁性部分(24b；124b；224b)的磁铁(22N；122N；222N)。
2．根据权利要求1所述的机器，其特征在于转子(20)，在所述的通常切线方向上，具有相邻的磁铁对(22N，22S；122N，122S；222N，222S)，对应于极n和n+1，它与对应于极n+1和n+2的相邻磁性部分对(24a，24b；124a，124b；224a，224b)相交错。
3．根据权利要求1和2之一所述的机器，其特征在于磁铁(22N，22S；222N，222S)是具有径向通量的磁铁。
4．根据权利要求3所述的机器，其特征在于磁铁(22N，22S；222N，222S)被安装在表面上。
5．根据权利要求3所述的机器，其特征在于磁铁(22N，22S；222N，222S)以一个预定的距离被埋在转子周边的下面。
6．根据权利要求1到5之一所述的机器，其特征在于在同一极中的磁铁(22N；22S)和相关的磁性部分(24a，24b)在所述圆周方向上具有邻近的扩展(kA．PP；kR．PP)。
7．根据权利要求1到6之一所述的机器，其特征在于磁铁(122N，122S；222N，222S)具有一个通常为三角形的形状，两个连续的磁铁是头对脚、脚对头地朝向。
8．根据权利要求1到7之一所述的机器，其特征在于转子极由转子的两部分(201，202)的交错爪(211，212)所确定。
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