[发明专利]永磁体转子和包括该转子的旋转机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转式电机，特别是涉及一种同步电机，更具体地说，本发明涉及一种具有转子的机器，该转子具有永磁体，并能够聚磁(concentrationde flux)。

背景技术

具有密集磁束的转子包括内部容纳有磁体的转子质量体，磁体接合在径向定向的容纳部中。

这种转子的优势在于可以在空气隙中获得比磁体的工作感应大的平均感应，因而可以通过使用基于铁氧体的磁体来降低机器的成本，或者可以使用基于稀土的磁体使机器更紧凑。

必须减少转子中的磁通损失，并且永磁体的磁通必须通过定子而不是通过转子或转子轴形成环路。

为此，已知若干解决方案，但每种方案均具有若干缺点。

如在EP 1 152 516 B1中描述的，位于磁体相反两端的磁极在磁性上被完全分开。因此围绕转子轴必须具有非磁性毂，或者具有本身是非磁性的轴。这种构造使得磁极的安装变得复杂，并且使用非磁性钢或铝来制造毂或轴较贵。

专利号为5 684 352的美国专利教导了将磁极的底端和顶端通过接受处理的区域连接在一起，所述处理使得叠片局部变成非磁性的。该解决方案涉及到进行较昂贵的热处理。

还存在在转子中形成一个或多个腔以限制磁通损失的解决方案。

于是美国专利申请2007/0252469描述了一种转子叠片，该转子叠片具有在容纳永磁体的容纳部的任一侧延伸的腔，所述腔通向多个容纳部内并在多个容纳部之间留有由宽度较窄的桥接部。这种解决方案具有的缺点在于，在磁极的中间部分会出现集中的机械力，这样在高速旋转时会损坏转子的机械强度。

美国专利6 133 663还描述了一种具有用于减少磁通损失的腔的转子叠片，每个腔在容纳永磁体的两个连续的容纳部的径向内端处通向所述容纳部。

专利申请FR 2 283 572公开了一种转子叠片，该转子叠片具有通向中央开口的腔，该中央开口使得该转子叠片能够安装在轴上。

专利申请JP 2000-209798描述了一种具有多个位于永磁体之间的圆弧形槽的转子叠片。磁体之间的垂直于中轴线定向的槽限制朝向内侧形成环路的磁通。这些槽的定向会影响转子在高速旋转时的机械特性，这是因为叠片在用于轴的通道周围的宽度较小。这些槽延伸至磁体与用于轴的通道之间的间隔。用于磁体的容纳部与槽之间的这种角重叠使得磁体必然与用于轴的通道间隔开，而这会限制适合用于给定尺寸的转子中的磁体功率。

美国专利申请2006/0290222描述了一种具有用于永磁体的容纳部的转子叠片，该叠片在容纳部之间不具有腔。

需要进一步改善磁通集中的转子，特别是需要在降低转子生产成本的同时从满意的电气及机械性能中获益。

发明内容

本发明旨在满足该需求，并旨在全部或部分地消除上述缺陷。

因而，在本发明的一个方面中，本发明提供了一种转子，该转子具有永磁体，并能够聚磁，所述转子包括：

轴，该轴沿着所述转子的旋转轴线延伸；

转子质量体，该转子质量体设于所述轴上，并包括：

中央开口，该中央开口用于将转子质量体安装在所述轴上；和

径向定向的容纳部，所述永磁体置于该容纳部中；以及

至少一个腔，该至少一个腔位于在两个连续的容纳部之间的至少一个角间隔、优选为每一个角间隔中，所述腔既不通向所述中央开口也不通向所述两个连续的容纳部，所述腔位于所述间隔中，并围绕所述转子的旋转轴线占据一角范围，该角范围大于或等于所述间隔的角范围的一半。

径向定向的容纳部可具有可选地与半径重合的长轴线。该长轴线可与半径平行。

这种容纳部包括最大径向尺寸大于最大周向尺寸(在距中心相同距离的两点之间并沿着经过所述点并垂直于二等分半径的线段测量的)的容纳部。

所述腔形成了位于所述永磁体之间的区域，在该区域中磁束不能容易地朝着所述轴穿过，由此限制磁束朝向转子的径向内部形成环路。具体地说，叠片的位于磁体容纳部和相邻的腔之间的部分具有磁通饱和，从而限制从其穿过的磁通量。

所述腔的最大径向尺寸可以大于或等于其最大周向尺寸。

叠片的位于所述腔和中央开口之间的环形部分的径向尺寸可以小于或等于叠片的位于转子质量体的外周的腔之间的环形部分的径向尺寸。

每个容纳部以及与该容纳部相邻的腔有利地可没有任何角重叠地角偏移。

而且，本发明可以使在容纳部和腔之间形成大量桥接部成为可能，以分散作用在转子质量体的径向内部上的离心力。

举例来说，这些桥接部的数量可以等于永磁体的数量的两倍。