[发明专利]具有永磁铁的串联电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联电动机，具有定子和电枢，具有至少一个磁场绕组，其与电枢绕组串联，以及具有至少一个永磁铁，其磁场与通过至少一个磁场绕组产生的主磁场叠加。

背景技术

在现有技术中基本上公知(参见DD 109775，DD 145590，DE-PS 1181309，EP 0582416B1)的是，在永磁铁激励的直流电动机中设置辅助串联绕组，用以防止电动机由于电枢反馈而去磁。

此外通过DE 3729680A1公开了一种串联永磁铁电动机，其具有由两部分组成的针对每个换向极的换向极补偿绕组，由此应改善换向极的效率并且应防止永磁铁由于电枢反馈而去磁。

此外从EP 0615331A1中公开了一种具有制动装置的以通用电动机形式的串联电动机，其中，应通过永磁铁的使用可靠地导入自励磁的制动。此外在电动机工作中通过磁场绕组产生工作磁场，其与设立的电枢磁场共同得到为电动机工作所需而引起的磁场。在切换到制动工作时，将电动机从电网上断开且磁场绕组通过电枢被短路。为了确保通过自励磁可靠地导入制动，在极靴叠片组上额外地在凹槽中设置永磁铁，确切地说以如下方式设置，即引起在与电激励的主磁场的磁力线相同的方向上的磁场。永磁铁的强度如下测定，即其磁场为由于极靴叠片组的铁心中的剩余磁感应引起的磁场的至少两倍高。由此实现了在从电动机工作到发电机工作的切换时间点中的克服永磁铁的磁场的剩余磁感应的情况下，也存在永磁铁磁场的足够的剩余量，用以可靠地导入自励磁。为了在电动机起动时永磁铁不被去磁，设置起动电阻或者二极管，从而起动电流首先仅可以在一个方向上流动，直到一定的接通延时之后桥接二极管，从而使电动机直接从交流电网中被供电。

串联电动机特别是以在大量的应用中、特别是在电动工具中以通用电动机的形式使用。当然串联电动机具有缺点，(未调节的)空转转速明显高于负载工作中的(未调节的)额定转速。这意味着，转速-转矩-特性曲线相对陡峭，即转速相对较强地依赖于转矩。这导致了串联电动机在如下应用中的使用是有问题的，在这些应用中必须限定(未调节的)空转转速，比如出于安全原因。

发明内容

在该背景下本发明的目的在于，提出一种串联电动机，其相比于常见的串联电动机具有改善的转速-转矩-特性曲线并且其中特别是可以将(未调节的)空转转速限定到非临界的值。

该目的通过具有定子和电枢的串联电动机实现，该串联电动机具有至少一个磁场绕组，其与电枢绕组串联，并且具有至少一个永磁铁，其磁场与通过至少一个磁场绕组产生的主磁场叠加，其中，电动机在工作中持续地从直流电源或从交流电源中通过整流器供电。

本发明的目的以这种方式完全实现。由于利用由至少一个磁场绕组产生的主磁场持续地与永磁场叠加，增强了励磁场，特别是在空转中减弱的电励磁时，这导致了空转转速的减小。在电动机负载时电励磁变大，而励磁通过永磁铁保持不变。这样额定转速被降低到低于空转转速。由此得到平缓的转速-转矩-特性曲线，即转速较弱地依赖于转矩。

在本发明的一种优选的设计中，至少一个永磁铁容纳在极靴的凹槽中。

由此确保了简单的安装和可靠的固定。

在一种可替换的实施方式中，至少一个永磁铁容纳在极靴的内表面中。这里优选是非常平缓的实施方式(大约0.3至2mm)并且优选通过粘接固定。

在两种情况下永磁铁优选具有如此高的磁场强度，即至少补偿由于永磁铁的设置引起的磁场弱化。

在极靴上设置凹槽如同气隙一样起作用并且首先导致磁场弱化。磁场弱化可以通过叠加的永磁铁的磁场来补偿或者甚至过度补偿，前提是永磁铁具有足够高的磁场强度。

为此永磁铁优选由稀土材料构成。这种永磁铁比如由钴钐材料构成或由钕铁硼材料构成。其具有较高的剩余磁感应以及较高的矫顽磁场强度并且具有非常大的特有磁能。这种由稀土材料构成的永磁铁特别适合于在本发明中使用，因为由此可以甚至过度补偿由凹槽引起的磁场弱化。

根据本发明的另一种实施方式，定子具有至少两个极靴，在极靴上分别设置一个凹槽，在凹槽中容纳永磁铁。

这里可以设置至少两个永磁铁，它们对称地布置在极靴上。

如果要针对旋转方向变换来设计电动机，则这种布置是有利的。

相反，如果电动机具有优选的旋转方向，则根据本发明的另一种设计优选将永磁铁非对称地布置在极靴上。

通过非对称的布置得到改善的换向。

根据本发明的另一种设计，至少一个永磁铁可在轴向上推入凹槽中。