[发明专利]具有永磁体和聚磁作用的同步旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及具有永磁体和聚磁作用(flux concentration)的同步旋转电机。更特别地，本发明涉及用于例如电动力或混合动力机动车中的发电机或电力牵引马达的应用的该类型旋转电机。

背景技术

由于输出和功率重量比和功率容积比方面的性能改善，目前具有永磁体的同步马达被广泛使用在机动车的牵引领域。此外，稀土永磁体的大量的且在可接受的经济条件之下的可用性使这种电马达的选择对于新世代的机动车是可行的。

这种电马达可被生产有大范围的功率和速度，并将在已知为“轻度混合(mild-hybrid)”和“全混合(full-hybrid)”类型的全电动车辆中和低CO₂车辆中得到应用。

“轻度混合”应用通常涉及8至10KW量级的电马达，例如安装在热力发动机前部并通过传动带联接到该热力发动机的电马达。这种电马达可通过提供转矩电辅助减少热立体容积(thermal cubic capacity)(发动机缩小)，该转矩电辅助特别是在加速时供应辅助功率。此外，还可通过该同一电马达提供低速牵引，例如在城市环境中。“全混合”类型的应用通常涉及30至50KW的马达，用于串联和/或并联类型的结构，具有一个或多个电马达在车辆的牵引链中更成功水平的整合。

在已知的具有永磁体的不同的同步马达中，聚磁类型的同步马达由于其出色的性能特别地引人注目。在这些聚磁马达中，磁体被隐藏在转子的磁性主体中并根据大致径向的结构设置。

在机动车中，用在所有车辆的流通任务的牵引中的电马达承受着各种速度和负荷条件。由去磁通策略(defluxing strategy)(也称为“去磁策略(demagnetisation strategy)”)补充用于实现高速区的最大转矩控制策略似乎是用于控制电马达的适合方案。

为了达到以上目的，期望提供具有永磁体和聚磁作用的同步旋转电机，该同步旋转电机优化了转矩和机械惯量。最大机械转矩必须由该电机提供，并且转子的最小惯量特别地用于帮助速度的增加。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及旋转电机，包括装备有定子绕组的定子和转子，转子包括由永磁体形成的多个交替的北极和南极，这些永磁体根据已知为具有聚磁作用的大致径向构造设置，第一槽被设置在转子的磁性主体中并分别容纳有永磁体；转子在其每个磁极中包括第二槽，该第二槽在所涉及磁极的磁性主体中、在限定该磁极的两个接续的永磁体之间大致径向地设置，第二槽参与减少转子的机械惯量；转子在其每个磁极中包括在第二槽的每侧上、在转子的磁性主体之间形成桥接部的部分，并且永磁体大致是矩形的形状，包括具有预设尺寸值的沿转子径向方向的高度、沿转子轴向方向的长度和宽度。

根据本发明，形成桥接部的部分包括不大于永磁体宽度尺寸值的大约1倍的磁性主体高度。

根据本发明的特定特征，形成桥接部的部分包括大于形成转子磁性主体的金属片包的单个(unit)金属片厚度的大约1倍的磁性主体高度。

根据本发明的进一步特定特征，形成桥接部的部分包括小于永磁体宽度尺寸值的大约1.5倍的磁性主体长度。优选地，形成桥接部的部分的磁性主体长度将大于形成转子磁性主体的金属片包的单个金属片厚度的大约1.5倍。

根据本发明的进一步形式的实施例，形成桥接部的部分相对于转子的圆周表面被回退。

根据本发明的进一步特定特征，第二槽包括参与减少转子的机械惯量的顶部部分和参与控制穿过转子中心部分的去磁磁通的底部部分。

根据本发明的进一步特定特征，第二槽的顶部部分具有大致梯形的形状，该梯形的短边大致对应于形成桥接部的部分。

根据本发明的进一步特定特征，第二槽在限定磁极的两个相继的永磁体之间大致是偏心的。

根据本发明的进一步特定特征，转子在所述第二槽的每侧上包括至少一个第三槽，所述第三槽有助于减少转子的惯量并在磁场线的线列(alignment)中取向。

根据其他方面，本发明涉及如下文中简要限定的设计旋转电机转子的尺寸的方法。根据本发明，形成桥接部的部分在尺寸上被限定，以便在由电机提供的最大机械转矩和转子的最小机械惯量之间获得良好折衷方案。

附图说明

本发明的其他特征和优势将在参考以下附图阅读以下多个特定实施方式的描述后得以显现，其中：

图1以简化方式示出了根据本发明的具有永磁体和聚磁作用的可去磁通(defluxable)旋转电机的特定实施方式的结构；

图2示出了实施在图1的电机的转子的磁性主体中的不同槽；