[发明专利]具有偏置磁极间隔的永磁机

说明书

本申请是申请日为2009年11月10日、申请号为200910208336.6、发明名称为“具有偏置磁极间隔的永磁机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有转子的内永磁机，转子具有沿轴向堆叠的多个叠片(lamination)。

背景技术

内永磁机通常包括：定子，具有定子线圈绕组；转子，在转子外周上具有沿圆周隔开的永磁体，永磁体与沿圆周隔开的定子磁极联动，定子磁极按照校准的气隙与转子外周分离。当永磁机用作电动机时，通过电流向线圈提供能量，以影响转子的旋转。电流具有交变的波形，一般是正弦形，可产生电动的转子扭矩。定子绕组产生的电磁通量流经路径与永磁体产生的电磁通量流经路径的交互作用通常伴随谐波分量，谐波分量导致电动机扭矩起伏。电动机扭矩起伏表现为伴随振动和噪声的电动机扭矩波动或扭矩振荡。此外，电动机的操作效率被不利地影响。

减小电动机扭矩波动的传统方式包括：使转子的轴向布置的多个组件(section)彼此偏斜。通常使用键槽和槽驱动连接件将转子可驱动地连接到转子主轴。为了使得转子组件与相邻组件偏置或偏斜，这些组件被相对旋转，通常旋转定子槽距的一半。如果假设转子为划分为给定数量的轴向组件(k)，则这些组件相对于相邻组件被旋转的角度为：

偏斜角(k)＝360/(k×Ns)，以机械度数为单位，

其中，Ns是槽的数量。

转子的任何两个轴向组件之间的最大旋转为：

最大相对偏斜角(k)＝(k-1)×360/(k×Ns)，以机械度数为单位。

例如，在定子具有两个组件和48个槽的情况下，偏斜角的一般值为3.75°。使得转子偏斜的意图在于产生比使用直式转子(straight rotor)产生的扭矩更平稳的机械扭矩。这将消除由存在于气隙磁通和气隙磁导中的谐波导致的不期望的扭矩的振荡或波动。

发明内容

本发明的目的在于以最小程度减小平均扭矩来最小化所谓的扭矩波动。这有别于2007年8月16日提交的、名称为“永磁机”的、第11/839,928号共同未决申请的发明，该共同未决申请受让于本发明的受让人，该共同未决申请的目的在于通过使用电动机的转子设计特征中的非对称来提高电动机运行模式期间的电动机效率，同时允许在发电模式的操作期间再生能量恢复的可接受的减少。

本发明将突破转子叠片的对称，使得在给定时刻多个组件的扭矩分布将被改变，以减小扭矩波动。

在本发明的第一实施例中，可通过使用径向偏斜来减弱扭矩波动。通过将转子磁极的磁轴相对于相邻转子磁极的轴偏置，来达到此目的。

在本发明的第二实施例中，转子磁体被布置为“V”结构。扭矩波动的形状是“V”结构的形状的函数。通过在叠片中使用至少两个不同的、适当设计的“V”结构，可在幅度上减小总扭矩波动。

在本发明的第三实施例中，在至少三个转子组件中布置多组件转子中的叠片，所述至少三个转子组件以小的增量彼此相对旋转。可通过使用至少两对键槽位置来达到此目的。通过这种方式，一个组件的磁极的轴相对于相邻组件的磁极轴被有角度地布置。

附图说明

图1a是转子叠片的俯视图；

图1b是用于图1a所示的电动机的转子叠片的侧视图；

图2a是包括转子的电动机的示图，转子包括多个组件，每个组件包括多个叠片，其中，永磁体单独产生磁通线；

图2b是与图2a的示图类似的示图，其中，定子具有带有电流的激励绕组，但是不包括磁体，定子绕组单独产生磁通线；

图3是根据已知偏斜技术的现有的具有两个组件的转子的示意性表示，其中，这两个组件彼此偏斜；

图4示出了用于图3所示的电动机转子的现有技术的八磁极转子设计的对称叠片；

图5显示了根据本发明第一实施例的具有径向偏斜的转子叠片；

图6是转子旋转角度(机械度数)对电动机扭矩(牛顿米)的曲线图，该曲线图显示了对使用图5中的磁体布置的电动机瞬时扭矩的影响；

图7是可使用不同于图5中的偏斜布置的连续偏斜布置的示图；

图8是磁体分布的示图，与7中的转子间隔相比，该磁体分布具有转子磁极之间的更均匀的间隔；

图9是针对图8所示的转子设计的电动机扭矩对旋转角(机械度数)的曲线图；

图10示出了永磁电动机的现有技术的转子配置以及一些变量，这些变量可用于控制电动机扭矩的谐波分量；

图11是叠片转子的一部分的示图，该叠片转子具有对于相邻组件的磁体的两个角度位置；