[发明专利]可变几何形状的电机

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明总体涉及一种可变几何形状的电机以及，更具体地，涉及一种永磁电机，其采用位于电机的转子和定子之间的空气隙内的磁构件，其中该磁构件在轴向可移动以改变转子和定子间的磁链，从而在低速时提供高转矩并减少电机在高速时的反电动势。

2.背景技术

具有宽速度范围的电机对于汽车推进系统，例如对于混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆等等，以及对于发电应用必不可少。为了使转矩/安培比率最大化，电机典型地被设计为具有尽可能高的感应电压速度比率。但是，由于感应电压是成比例的，尤其是当电机速度增加时，随着电机速度增加电机生成的反电动势(EMF)也随之增加，直到反电动势达到DC母线电压，通常为蓄电池电压，这将导致可用于驱动马达中电流的传导率的损失从而限制电机的速度。

为了克服这个问题，本领域建议通过向电机定子内注入退磁电流来提高电机速度，在本领域中被称作磁通弱化，其减少了电机的反电动势从而可以提高电机速度。但是向电机磁体注入电流导致了定子线圈中的高铜耗，并且因此导致电机内的高损耗。这样磁通弱化减小了电机效率和功率因数，并且提高了电机的逆变电流需求。可替代地，如果不这样做就必须增加电机尺寸以达到期望的速度。

发明内容

根据本发明的教示，公开了一种可变几何形状的电机，其包括包括可移动磁构件，该磁构件依据电机速度改变电机的转子和定子之间的磁通路线的几何形状从而控制转子和定子之间磁链磁通路线。当电机速度增加时，该磁构件从转子和定子之间在轴向可选择地退出，以使在更高的电机速度时，减少电机的反电动势，从而进一步提高电机速度。该磁构件包括安装在非磁毂上的多个空间上分离的磁条。在一个实施例中，该磁条位于转子和定子间的空气隙中且抵靠着定子的齿端，其中定子线圈位于该齿间。在另一个实施例中，磁条位于定子的齿内。

从之后的描述和附带的权利要求、以及结合附加的附图，本发明的其他特点将显而易见。

本申请还提供了以下方案：

方案1.一种永磁(PM)电机，包括：

包括定子芯的圆筒形定子，所述定子芯具有定子齿和定子槽，电力线圈缠绕在定子槽内；

圆筒形转子，包括具有多个空间上分离的磁体的转子芯，所述转子可相对于定子旋转，其中在转子和定子之间确定了空气隙；以及

可控的磁构件，其位于空气隙内或紧邻空气隙，所述磁构件包括多个空间上分离的磁条元件，并且相对于转子和定子可轴向移动，从而随着转子速度的增加，可移动的构件可以从电机中滑出以减少转子和定子之间的磁链并且减小电机的反电动势。

方案2.如方案1所述的电机，其中磁构件位于空气隙内，以使磁条元件与定子的齿对齐并且抵靠着定子的齿定位。

方案3.如方案1所述的电机，其中电条元件位于定子齿内以邻近空气隙。

方案4.如方案1所述的电机，其中可控磁构件包括非磁毂，所述磁条元件在一端被安装至该毂或者在两端被安装至该毂，以使磁构件可以从电机的两端轴向移出。

方案5.如方案1所述的电机，其中可控的磁构件具有与转子和定子的长度基本上相同的长度。

方案6.如方案1所述的电机，其中转子为内转子。

方案7.如方案1所述的电机，其中转子为外转子。

方案8.如方案1所述的电机，其中电机为表面安装电机。

方案9.如方案1所述的电机，其中电机为内电机。

方案10.如方案1所述的电机，其中电机具有V形定子。

方案11.如方案1所述的电机，其中定子为多层定子。

方案12.如方案1所述的电机，其中转子磁体为永磁体。

方案13.一种永磁(PM)电机，包括：

包括定子芯的圆筒形定子，所述定子芯具有定子齿和定子槽，电力线圈缠绕在定子槽内；

圆筒形转子，包括具有多个空间上分离的永磁体的转子芯，所述转子可相对于定子旋转，其中在转子和定子之间确定了空气隙；以及

可控的磁构件，位于空气隙内或紧邻空气隙，所述磁构件包括多个空间上分离的磁条元件以及安装有所述磁条元件的一个或多个非磁毂，其中磁条元件在一端被安装到该毂或者在两端被安装到该毂，所述磁构件相对于转子和定子可轴向移动，从而随着转子速度的增加，可移动的构件可以从电机中滑出以减少转子和定子之间的磁链并且减小电机的反电动势，其中可控的磁构件具有与转子和定子的长度基本上相同的长度，其中可控的磁构件具有与转子和定子的长度基本上相同的长度。

方案14：如方案13所述的电机，其中转子为内转子。