[发明专利]电机和用于电机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括定子和转子的电机。本发明还涉及一种用于这种电机的转子。

背景技术

由EP 0 889 574 B1已知一种磁阻电机。这种电机包括具有电枢绕组的定子和转子，所述电枢绕组布置在定子的内圆周上，所述转子沿径向在定子内侧与其间隔一定间隙地布置，其中，转子包括转子芯，其具有磁极和磁极之间的辅助极区域，并且包括多个永磁体，它们这样布置在转子中，使得永磁体的磁通与电枢绕组的沿辅助极区域方向延伸的磁通相斥，其中，每个磁极定义在两个永磁体之间。

因此，该专利文献涉及一种电机，其中通过磁阻力的驱动和通过布置在转子中的永磁体上的力的驱动共同使用。在此，利用永磁体激励的机器的特性，其具有恒定的扭矩和在较大转速范围内具有较高的效率。然而，永磁体激励的机器的效率在以较小负载运行时下降。因为通过磁阻力的驱动在这方面具有优点，所以将上述两种驱动方式结合在一个机器中。这种机器优选用于交通运输工具内的驱动系统，其中要求较高的效率、高温可靠性和在较大速度范围内以可变的速度运行。

为了利用磁阻力，所述机器具有带有不平的转子芯的转子，所述转子芯沿转子圆周面交替地设计有凸起和凹槽。转子芯中的凹槽沿这些方向在转子和定子之间产生较大的空气缝隙，因此沿这些方向的空气缝隙的磁阻比沿转子芯中的凸起产生较小空气缝隙并因此较小磁阻的方向更大。此外还示出了沿转子圆周面改变磁阻的其它可能性，即通过所谓的磁性不平整度，其通过转子芯内部的非磁性导通区域并且因此不在其表面而只包含在其内部地布置。

在专利文献EP 0 889 574 B1中，尤其是图21至图24示出了组合式磁阻和永磁体机器的例子。对此记载了，为了出现和使用磁阻效应，磁阻必不可少地不均匀分布在转子圆周面上。在此，当沿转子圆周面的磁通差(即磁通分布变化)增大时，发动机的扭矩和功率增大。为此，沿转子圆周面的磁导能力的差需要较大。按照所引用的专利文献，通过磁阻力运行的机器需要在转子芯中具有尽可能大的空气间隙或者非磁性导通区域，它们只能以较大的厚度尺寸安装在转子芯中。

在专利文献EP 0 889 574 B1中还描述了一种具有永磁体的磁阻型旋转机器，其在每个辅助极区域内配有一个永磁体装置，其中，辅助极区域平行于转子表面上的切线定向。分别具有唯一的永磁体的这种永磁体装置可以看做与这种配置作用相同，其中两个永磁体以彼此180°的角度直接并排地布置。

EP 0 889 574 B1还在其图19和图20中示出了所述具有永磁体的磁阻型旋转机器的实施形式，在每两个永磁体之间具有一个内部空气区域，其中，附加选择性地在相同的永磁体之间在转子圆周面附近布置另一相对较大的空气区域。内部空气区域通过相邻永磁体的磁性导通的隔板分隔开。

由EP 1 414 131 B1已知一种按照永磁体以及磁阻原理的旋转电机。图4和图13示出具有四个极的转子，所述极在其间具有辅助极区域。所述辅助极区域通过非磁性嵌件以及布置在转子中的永磁体构成，所述非磁性嵌件具有较高的磁性阻力，即较高的磁阻，并且围绕所述非磁性嵌件分别布置有两个永磁体，所述永磁体以90°的角度彼此定向，所述永磁体由于其较小的相对磁导率(几乎为1)同样具有较高的磁阻。通过既由磁阻也由永磁体产生的磁通在转子和定子之间的空气间隙内沿转子圆周面较大的分布不均匀性，提高了机器的功率。

所述的永磁体布置结构与专利文献EP 0 889 574 B1以及以下还将进一步阐述的US7,804,216B2中的布置结构类似。

EP 1 414 131 B1还示出了转子，其中在彼此相邻的永磁体旁边存在内部空气区域。这些空气区域相互通过磁性导通的隔板分隔开。

在US7,804,216B2中描述了一种按照永磁体和磁阻原理的旋转电机。图1、图2和图3示出具有四个极的转子，所述极在其间具有辅助极区域。所述辅助极区域通过非磁性嵌件以及布置在转子中的永磁体构成，所述非磁性嵌件具有较高的磁性阻力，即较高的磁阻，所述永磁体同样具有较高的磁阻。在磁阻较高的区域内磁通降低。由此，在此也得到磁通沿转子圆周面的不均匀分布，并且因此提高了机器的功率。

然而在US7,804,216B2中也示出了按照永磁体和磁阻原理的旋转电机的一种变型方案，其具有带永磁体的转子，所述永磁体以大于90°的角度布置。这些永磁体也布置在辅助极区域(该辅助极区域通过转子芯在其外周面附近的边缘区域内的开口构成)内并环绕所述开口。

US7,804,216B2还示出了一种转子，其中同样在相邻的永磁体旁存在内部空气区域。所述内部空气区域相互不接触。