[发明专利]具有较高可容忍偏心的永磁体电机

说明书

技术领域

本发明涉及用永磁体激励的同步电机以及用于制造和安装该电机的方法。 

背景技术

旋转电机的目的在于使与定子相关联的转子的偏心尽可能的小。如果旋转轴偏离中心轴，则该电机的性能和可靠性下降，因为在整个旋转圆周区域中该定子与该转子之间该电机的气隙不是恒定的。偏心可以是圆柱形的，在该情况中，定子和转子的轴线平行。在该情况中，该气隙的尺寸贯穿该电机的轴线的全长以相同的方式偏离。在圆锥形偏心中，定子和转子的轴线的方向彼此偏离，在该情况中当沿轴线移动时该气隙的变化改变。在实施中，偏心通常是圆柱形偏心与圆锥形偏心的组合。 

偏心可以是静态的或动态的。在静态偏心中，转子的旋转轴可能在其位置中但是偏离该定子的中心线。在动态偏心中，该转子的对称轴围绕该定子的对称轴旋转。静态和动态偏心也可以同时存在。 

如果定子和转子的表面形状不相似，则在定子和转子之间的整个区域中该气隙是不恒定的。例如如果转子的横截面的横切是轻度椭圆的或者如若不然相对于圆形变形并且偏离，则在该转子的气隙中存在变化。当该定子的朝向该转子的侧面变形时，这也是有效的。在该情况中，即使定子和转子的对称轴是一致的，气隙也可以被变形。 

该气隙的偏心和变形减弱了电机的性能和特性，导致例如强烈振动。在这种意义上，电机的特性偏离很大，并且例如当偏心大于气隙的长度的百分之五时异步电机可能具有强烈电气振动。在同步 电机中，当偏心大约是气隙的长度的百分之十时存在类似的电气振动。 

气隙的增长导致对于激励功率的极大需求，在该情况中，激励绕组的损失无效率地变大。小的电机具有相对小的气隙，该相对小的气隙仅允许小的机械偏心。在这种意义上，装配有激励绕组的同步电机优选的是异步电机，因为该激励绕组是分离的并且大的气隙所需要的激励电流未拉紧功率绕组。但是装配有激励绕组的同步电机中的激励电流的增长可能导致昂贵并且复杂的技术方案并且降低负载能力。 

在永磁体同步电机中，用永磁体形成激励功率。该永磁体即使对于大的气隙也可以产生足够的激励功率，而不会损害该电机的性能。 

尺寸和制造说明通常是零公差的，即定子的中心轴和转子的中心轴是一致的，在该情况中转子将精确地围绕定子的中心轴旋转，并且该定子与该转子之间的气隙贯穿该转子的外圆周与该定子的内圆周之间的整个区域是恒定的。相应地，具有外部转子的电机中的气隙在转子的内圆周和定子的外圆周之间的区域是恒定的。但是，在实际应用中，可能存在因为由于制造技术或应用导致不能达到完美的中心性该要求可能不得不打折扣的情况。在具有小的气隙的大型并且慢速电机中，即使轻微的偏心也可能导致气隙的大百分比的振动。在电机的定子和转子被分离安装或者转子形成设备的一部分的应用中，若没有昂贵的附加工作或结构则难以或者不可能达到所需要的安装精确度。 

发明内容

本发明的目的在于开发一种新的永磁体同步电机，其允许转子与定子之间的气隙的大的变化。这将用权利要求1的特征部分中指定的特征来实现。根据本发明的方法的特征在于权利要求10的特征部分中指定的特征。在附属权利要求中定义了本发明的其它优选实 施方式。 

根据本发明，一种永磁体同步电机包括：定子，以及与该定子具有气隙的转子，其中以旋转的方式将该转子支撑在轴上。该定子与该转子之间的偏心具有定义的最大值，该定义的最大值大于该气隙的十分之一，并且用转子安装的永磁体来配置该同步电机的激励，其中该转子安装的永磁体在磁通量方向中具有厚度H，并且该转子安装的永磁体创建磁通量(φ)，其中经由该定子(14)、该气隙(δ₁)和该转子(12)封闭磁通量(φ)。在该永磁体厚度H与偏心的该最大值ε之间应用公式： 

H≥(10*ε-δ)*μ_r， 

其中，δ是该气隙的尺寸值并且μ_r是该永磁体的相对磁导率。结合本专利，应该理解该气隙的该尺寸值意味着在该电机的设计中使用的该定子与该转子之间的该气隙的测量值。