[发明专利]磁隔离相内部永磁铁旋转电机

说明书

一种磁隔离相定子包括具有两个侧部的定子相区段和在各个侧部上的磁无效隔离区，该隔离区防止永磁场由定子的定子相区段和定子的另一个定子相区段共用。磁隔离相内部永磁铁旋转电机包括磁隔离相的定子、转子，以及限定转子‑定子界面的定子与转子之间的气隙，转子具有平行地布置的具有相对的磁极的两个或二的倍数个永磁铁，以引导磁通量穿过转子极、穿过转子‑定子界面的气隙，以及穿过定子极。

相关申请

本申请享有于2011年1月11日提交的名称为Independent Phase InteriorPermanent Magnet Generator的美国申请第61/431,779号的优先权，本文通过引用完全合并其全部内容。本文通过引用完全合并于2010年10月19日提交的名称为ParallelMagnetic Circuit Motor的美国专利申请公布第2011/0089775号。

联邦资助的研究或开发

不适用。

光盘附件

不适用。

背景技术

在具有转子和定子的常规永磁铁(PM)旋转电机中，转子磁铁一般安装在转子背铁的表面上，且产生由气隙磁阻减小的等于一个永磁铁的磁极面区域的面积的气隙通量密度。此外，磁铁以两个永磁铁面向三个定子极的方式来位于转子上，以适应常规的三相叠绕电动机/交流发电机或发电机设计。由于经由三个极共用来自用该常规设计中的永磁铁的通量，故减弱了在增加气隙通量密度方面的效果。此外，如果此类常规设计的一个极短路，则三个极全部都短路，这将引起机器锁定。这未提供容错设计，且一个相的任何不平衡都将使其它相扭曲。

由于稀土永磁铁材料成本上涨，旋转电机设计者正寻找将减少稀土材料的使用量而不牺牲功率密度的解决方案。实现该目标的常规方法为增加定子齿的数目，该定子齿产生它们占用的在360度[2pi弧度]内的转矩。

一种此类机器拓扑为单相永磁同步电动机。单相永磁[PM]同步电动机/发电机的缺点在于，所有的转子齿和定子齿都以相同的时间或角间隔进行对准和失准，同时产生它们的最小和最大转矩(电动机)或功率(发电机)值。因此，平均功率(机械功率/转矩或电力)低于期望的最佳转矩或功率。

多相永磁电机将产生较高的平均转矩或功率，因为各个相将以不同的角间隔有助于转矩或功率。然而，分布式或叠绕式永磁多相机器将具有在角间隔内不产生转矩或功率的一个或多个定子齿，因为一个以上的齿形成定子极。这减少了在2pi弧度内的产生转矩或功率的齿的数目。此外，分布式或叠绕式永磁多相机器中的相共用相同的通量源(即，永磁铁)，这限制了储存在给定相的磁场中的可用能量的量，因为该能量由电机的所有相共用。集中卷绕的多相电机增加了产生转矩或功率的齿的数目，但没有解决相共用相同的通量源(即，永磁铁)的问题。

发明内容

磁隔离相定子具有带有两个侧部的定子相区段和磁无效的各侧部上的隔离区。定子相区段具有限定定子极的两个或多个的定子齿、定子齿之间的绕组槽，以及围绕各个定子齿卷绕的相绕组。

另一个磁隔离相定子具有两个或多个的定子相区段，该定子相区段由至少一个隔离区磁性地与彼此隔离。隔离区为磁无效区或磁无效区域。各个定子相区段具有限定定子极的两个或多个的定子齿和围绕各个定子齿卷绕的相绕组，其中绕组槽在定子齿之间。在一方面，相绕组为集中绕组。

磁隔离相内部电永磁铁旋转电机包括磁隔离相定子、转子，以及限定转子-定子界面的定子与转子之间的气隙。转子具有布置成具有相对的磁极(例如，磁铁的北极面向另一个磁铁的北极，或磁铁的南极面向另一个磁铁的南极)的两个或二的倍数的永磁铁，本文中将其称为平行布置。转子中的永磁铁的相对的磁极引导磁通量通过转子极、通过转子-定子界面的气隙，以及通过定子极。

附图说明

图1为矩形永磁铁的尺寸的示意图。