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同步電機(jī)和制造同步電機(jī)的工藝的制作方法

文檔序號(hào):7307748閱讀:434來源:國知局
專利名稱:同步電機(jī)和制造同步電機(jī)的工藝的制作方法
同步電機(jī)和制造同步電機(jī)的工藝
本申請(qǐng)要求享有巴西專利申請(qǐng)No. PI0603363-6的優(yōu)先權(quán),其通過 引用而結(jié)合在本文中。
本發(fā)明涉及一種同步電機(jī)和制造同步電機(jī)的工藝,更具體地說, 涉及一種利用轉(zhuǎn)子和鼠籠上的永磁鐵直接起動(dòng)的同步電機(jī)。
現(xiàn)有技術(shù)描述
同步電機(jī)和永磁鐵在本領(lǐng)域中是已知的,并且基本上包括定子和 轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子在形狀上基本上是圓柱形的,具有表面部分和轉(zhuǎn)子芯,并 且轉(zhuǎn)子可裝備定位于表面部分上的鼠籠,鼠籠由平行的桿條形成,桿 條在其端部通過短路環(huán)連接起來。這種轉(zhuǎn)子構(gòu)造被稱為鼠籠式轉(zhuǎn)子, 并且在起動(dòng)電機(jī)的過程中是很有用的。
在轉(zhuǎn)子內(nèi)部,人們可將成對(duì)的永磁鐵安置在固定槽中,固定槽延
縱向定位在轉(zhuǎn)子芯(或轉(zhuǎn)子鐵芯)中。
就電特性而言,轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極,其根據(jù)各個(gè)電機(jī)的特性和應(yīng) 用而變化。
安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的永磁鐵具有產(chǎn)生電積J茲化通量的目的。 關(guān)于這種類型電機(jī)所發(fā)現(xiàn)的 一個(gè)共同問題是由磁鐵的磁短路而 造成的磁通泄漏,其是通過以下點(diǎn)位形成的鋼橋而造成的l)在用于 安置相同磁極的磁鐵的槽之間的點(diǎn);2)在用于安置磁鐵的槽和相鄰的 鼠籠的槽之間的點(diǎn);3)在轉(zhuǎn)子槽的喙部和轉(zhuǎn)子外徑之間的點(diǎn)。從圖6 中可更好理解這種效應(yīng)以及石茲通-損失點(diǎn),圖6顯示了^茲通線。
在這方面,如可從圖9中看出,提供縱向?yàn)榇盆F所切割的轉(zhuǎn)子芯 是理想的,因?yàn)檫@樣將沒有磁通量的損失。這種倩形只是假設(shè)的,因 為在這種情況下,轉(zhuǎn)子將不具有電機(jī)功能所需要的機(jī)械穩(wěn)定性。在文獻(xiàn)US6,876,119中描述了其中一種當(dāng)前技術(shù)的解決方案,其 揭示了7Ja茲鐵的應(yīng)用。根據(jù)當(dāng)前技術(shù)的教義,有人描述了一種同步電 動(dòng)機(jī),其具有裝備V形磁鐵的轉(zhuǎn)子,通過磁鐵的接合而相互定位。雖 然這種解決方案從磁觀點(diǎn)來看是很好的,但是其可能由于在沖壓過程 中除去大量的鋼而存在與葉片組的機(jī)械穩(wěn)定性(剛性)相關(guān)的問題。這 種與在注入鋁期間發(fā)生在鋼包上的顯著變形有關(guān)的情形,可能造成轉(zhuǎn) 子碰撞的問題,這有損于電機(jī)的可靠性。
這種問題需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行后續(xù)處理以減少碰撞,例如研磨、機(jī)械 加工或相似的工藝。相同的參考文獻(xiàn)進(jìn)一步描述了在;茲鐵端部附近構(gòu) 造更大深度的槽的可能性,從而這些槽將接近磁鐵,并防止從某一;茲 極至相同磁鐵上的另 一磁極的磁通量的短路。
這種解決方案最大限度地減小了磁通量的短路問題,但使得電機(jī) 的構(gòu)造較為困難,因?yàn)樾枰貏e構(gòu)造鼠籠式轉(zhuǎn)子槽,并且在制造電機(jī) 的過程中以一種特殊方式進(jìn)行安裝,需要差動(dòng)式?jīng)_壓工具,其導(dǎo)致了 實(shí)際和經(jīng)濟(jì)性質(zhì)上的復(fù)雜性。
該參考文獻(xiàn)的另一特征是其在直軸和交軸上呈現(xiàn)相似的磁阻。然 而,在工作條件下以這種方式利用^f茲阻轉(zhuǎn)矩是不可能的,并且這在于 以下原因
由同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩可被分成兩個(gè)分量 (a)同步轉(zhuǎn)矩其代表在》茲場(chǎng)和主旋轉(zhuǎn)場(chǎng)之間的同步轉(zhuǎn)矩。其可通 過以下公式進(jìn)行計(jì)算
T 一 ^
乂W"C 一"^
其中
p^茲極的數(shù)量
f:頻率[HZ]
7V1二供應(yīng)電壓[V]
Ef=由磁鐵感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(EMF)[V]
Xsd-同步直軸電抗[Q]
5=負(fù)載角
a)磁阻轉(zhuǎn)矩其是由于在直軸和交軸之間磁阻差異而出現(xiàn)的。其 可通過以下/>式進(jìn)行計(jì)算
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中
Xsd二同步交軸電抗[Q]。
由電動(dòng)機(jī)以同步速度產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩是T^c+Trd之和。通過這種方 式,人們可觀察到直軸磁阻和交軸磁阻對(duì)于獲得最大轉(zhuǎn)矩值具有極大 的影響。
更具體地說,如

圖1中所示,如果進(jìn)行圖示分析,可更較地理解 轉(zhuǎn)矩各個(gè)部分的影響和其取決于電動(dòng)機(jī)負(fù)載角的變化。如等式所示, 不同的直軸/F茲阻值和交軸;茲阻值可能導(dǎo)致由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的不同的最 大轉(zhuǎn)矩值。
以2-磁極電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ),人們可計(jì)算用于以下各種構(gòu)造的最大轉(zhuǎn) 矩的大小,在圖2a中,直軸磁阻的大小基本上等于交軸磁阻的大小 (Xd-Xq);在圖2b中,其顯示了其中直軸^t阻的大小小于交軸;茲阻大 小的情形(XcKXq),并且在圖2c中,其顯示了其中直軸^f茲阻的大小大 于交軸磁阻大小的構(gòu)造(Xd〉Xq)。
對(duì)于各種備選方案,Xd和Xq值是通過有限元分析而獲得的。通 過利用等式1和2,人們可計(jì)算取決于電動(dòng)機(jī)負(fù)載角的總轉(zhuǎn)矩值,如 圖3的圖表中所示。如可從圖表中看出,對(duì)于Xd<Xq的情況,最大 轉(zhuǎn)矩更大。這種增益大部分是由于直軸同步電抗的下降而得到的,其顯著增加了同步轉(zhuǎn)矩的損失部分的值。 發(fā)明總結(jié)
為了克服現(xiàn)有技術(shù)問題,本發(fā)明具有減少磁鐵端部附近以及鼠籠 式轉(zhuǎn)子槽周圍的短路》茲通的目的,通過在轉(zhuǎn)子中使用具有特別尺寸的 槽,用于提高對(duì)短路磁通量通過的磁阻,并因而減少根據(jù)之前技術(shù)產(chǎn) 生的損失。此外,還克服了現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)中所發(fā)生的動(dòng)力學(xué)問題(轉(zhuǎn) 子的碰撞),由此消除了必要程度的研磨、機(jī)械加工等等。
其中一個(gè)解決方案預(yù)見到一種同步電機(jī)的應(yīng)用,其具有用于永》茲 鐵的固定槽,這種槽具有特別的尺寸以配備伸長橋,該伸長橋在第一 自由端附近形成了磁阻增加通道。第一自由端定位在轉(zhuǎn)子鼠籠的其中 一個(gè)槽附近,并且在固定槽的自由端和鼠籠槽的內(nèi)端之間形成伸長 橋。
伸長端構(gòu)造成由轉(zhuǎn)子中的開口沿著轉(zhuǎn)子和固定槽而延伸。這種構(gòu) 造可在制造組成轉(zhuǎn)子芯的葉片期間通過沖壓,或在已經(jīng)安裝有轉(zhuǎn)子時(shí)
通過穿孑L而獲得。
因而,減少了傾向于在磁鐵端部部分發(fā)生泄漏的》茲通量,因?yàn)槔?用轉(zhuǎn)子芯中的通道開口可提高磁鐵的短路磁通量的磁阻,并最大限度 地減小了損失。
本發(fā)明的另 一解決方案是將磁鐵彼此分開地保持在轉(zhuǎn)子中,并且 在磁鐵-固定通道的另 一端附近(或第二自由端的附近)提供磁阻增加 通道。在這種情況下,因?yàn)橛来盆F是成對(duì)提供的,所以磁阻增加通道 應(yīng)構(gòu)造成使其同時(shí)將(i)防止磁通量的短路,和(ii)當(dāng)轉(zhuǎn)子移動(dòng)時(shí),將 轉(zhuǎn)子強(qiáng)度保持在足以使電機(jī)的特性不受損的水平。
此外,為了防止磁通量在轉(zhuǎn)子槽外部發(fā)生短路,根據(jù)本發(fā)明,人 們預(yù)見到通過轉(zhuǎn)子芯開口而的構(gòu)造的表面橋接部,其靠近表面部分和 鼠籠槽的底端(或槽的喙部),這種橋沿著轉(zhuǎn)子表面而延伸。
因而,通過將橋設(shè)置于磁鐵固定槽的端部并使橋在鼠籠槽和轉(zhuǎn)子端面之間開口,從而可以減少^磁鐵端部處的短路義茲通量,并還減少了 鼠籠槽周圍的短路》茲通量。同時(shí),人們?cè)O(shè)法保持轉(zhuǎn)子的機(jī)械穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一目的是在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生直軸磁阻和交軸磁阻的顯著 差異。這可通過利用用于安置磁鐵的槽和形成磁阻增加通道的伸長橋 來實(shí)現(xiàn),這些橋設(shè)置成可使通量在直軸方向上難以通過,并促進(jìn)其在 交軸方向上通過。利用這種解決方案,可以利用產(chǎn)生的-茲阻轉(zhuǎn)矩,以 使最大轉(zhuǎn)矩工作條件最大化。
發(fā)明目的
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種同步電機(jī),其具有永磁鐵和直接起 動(dòng)能力,其中減少了由磁鐵產(chǎn)生的磁通量的泄漏,同時(shí),獲得了足以 使電機(jī)運(yùn)行良好的轉(zhuǎn)子。另一目的是在直軸和交軸之間的轉(zhuǎn)子磁阻關(guān) 系方面取得增加。
本發(fā)明的另 一 目的通過一種包括鼠籠式轉(zhuǎn)子的同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn), 轉(zhuǎn)子具有表面部分和轉(zhuǎn)子芯,轉(zhuǎn)子包括至少一對(duì)永磁鐵,永磁鐵安置 在磁鐵固定槽中,磁鐵固定槽延縱向定位在轉(zhuǎn)子芯上,轉(zhuǎn)子具有磁極, 磁極具有中央磁極區(qū)域和兩個(gè)端部磁極區(qū)域, 一對(duì)對(duì)稱定位的磁鐵固 定槽,其具有基本上矩形截面,該截面具有接合區(qū)域、第一自由端部 分和第二自由端部分,固定槽沿著轉(zhuǎn)子而延伸,并彼此相鄰,永^茲鐵 與轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)地固定在接合區(qū)域中,固定槽以正割方式相對(duì)于轉(zhuǎn)子的 表面部分進(jìn)行定位,并在其中 一個(gè)端部磁極區(qū)域和中央磁極區(qū)域之間 延伸,磁鐵固定槽構(gòu)造成可在第一自由端附近形成磁阻增加通道,磁 阻增加通道平^f于于轉(zhuǎn)子槽的底部而延伸,》茲阻增加通道沿著槽底部的 整個(gè)半徑或部分半徑而延伸。
本發(fā)明的另 一 目的通過一種制造同步電機(jī)的工藝來實(shí)現(xiàn),其具有 用于在磁鐵固定槽端部附近形成伸長橋和磁阻增加通道的沖壓步驟, 以及用于在轉(zhuǎn)子的表面部分和鼠籠槽的外端之間,在磁鐵固定槽附近 通過轉(zhuǎn)子芯開口構(gòu)造表面橋接部的沖壓步驟。
10附圖簡要說明
現(xiàn)在將參照?qǐng)D中所示的實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。這些附圖顯
示了
-圖l顯示了一圖表,其說明了各個(gè)轉(zhuǎn)矩部分的影響和其取決于
電動(dòng)機(jī)負(fù)載角的變化;
-圖2a, 2b和2c顯示了不同的2J茲極轉(zhuǎn)子的構(gòu)造;
-圖3顯示了一圖表,人們可從中觀察到在Xd<Xq的情況下的最
大轉(zhuǎn)矩;
-圖4是根據(jù)本發(fā)明教義的同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意性的截面-圖5是圖4中所示的轉(zhuǎn)子鼠籠的透視-圖6是根據(jù)本發(fā)明教義的同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意性的截面圖,其 更詳細(xì)地顯示了^茲阻增加通道;
-圖7是根據(jù)本發(fā)明教義的同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意性的截面圖,其 更詳細(xì)地顯示了在表面部分和鼠籠槽的外端之間的轉(zhuǎn)子芯開口 ;
-圖8是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意性的截面圖, 其代表通量-泄漏點(diǎn);
-圖9是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意性的截面圖,其顯示了7Jof茲鐵定位 的假設(shè)情形;其還顯示了兩個(gè)直軸和交軸的方向;
-圖IO是圖5中所示的完成后的轉(zhuǎn)子的透視-圖11是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意性的截面圖,其顯示了磁阻增加通 道的一種備選形狀;
-圖12和13顯示了用于4-磁極電機(jī)的本發(fā)明變體;和
-圖14和15顯示了根據(jù)本發(fā)明教義的磁鐵固定槽的備選形狀。
附圖詳細(xì)i兌明
如可從圖4至圖7中看出,根據(jù)本發(fā)明教義的同步電機(jī)包括定子 (未顯示)和轉(zhuǎn)子10。轉(zhuǎn)子IO在形狀上基本上是圓柱形的,并且具有表面部分14和轉(zhuǎn) 子芯12,轉(zhuǎn)子10裝備有槽15,其設(shè)于安置鼠籠17的轉(zhuǎn)子14的表面 部分上,所述鼠籠17由安置在槽15中的導(dǎo)電繞組或?qū)щ姉U16以及 在其端部將導(dǎo)電桿互連起來的環(huán)件18形成。如可從圖IO中看出,該 組件可容納精整表面71。
如進(jìn)一步可從圖4至7中看出,其顯示了 2J茲極轉(zhuǎn)子的一個(gè)實(shí)施 例,在這個(gè)實(shí)施例中,轉(zhuǎn)子10還包括至少一對(duì)永;茲鐵22,其安置在 磁鐵固定槽20上,這些磁鐵固定槽20延縱向定位在轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)子 芯上。磁鐵固定槽20優(yōu)選沿著轉(zhuǎn)子IO而延伸,并且具有基本矩形的 截面,其具有接合區(qū)域Re和第一自由端部分25和第二自由端部分26。 如詳細(xì)地可從附圖中看出,各個(gè)永磁鐵22與轉(zhuǎn)子IO相關(guān)聯(lián)地固定在 接合區(qū)域Re中。
轉(zhuǎn)子10具有沿著許多鼠籠槽16而延伸的磁極,這樣出于解釋的 原因,在這種2-磁極構(gòu)造中,人們可將各個(gè)磁極劃分成具有中央磁極 區(qū)域Cp和兩個(gè)端部石茲極區(qū)域Ep。
關(guān)于磁鐵固定槽20的定位,它們以正割方式相對(duì)于轉(zhuǎn)子10的表 面部分14進(jìn)行定位,并且在其中一個(gè)端部-茲極區(qū)域Ep和中央石茲極區(qū) 域Cp之間延伸,固定槽接近鼠籠槽16的槽底部(或稱哚部)15'。
如可從圖6中詳細(xì)看出,固定槽22具有靠近第一自由端25的磁 阻增加通道50,石茲阻增加通道50構(gòu)造成可形成伸長橋,其構(gòu)造成可 伴隨著相鄰轉(zhuǎn)子的整個(gè)槽的底部15'或至少其絕大部分而延伸。在圖7 中可更詳細(xì)地看出這種構(gòu)造。
人們優(yōu)選選擇構(gòu)造磁鐵固定槽的其中 一端以形成第 一伸長端 101,使其將從第一自由端部分25延伸至與槽底端15湘鄰的區(qū)域,從 而獲得盡可能薄的磁阻增加通道50。這樣,人們優(yōu)選構(gòu)造出與槽底端 15'平行的通道壁。
因?yàn)榇盆F固定槽20是以"V"定位,并成對(duì)設(shè)置的,所以這對(duì)槽中 的各個(gè)槽是對(duì)稱定位的,從端部磁極區(qū)域Ep延伸到中央磁極區(qū)域Cp,固定槽對(duì)20接近并與中央-茲極區(qū)域Cp相鄰,并且相應(yīng)的第二端部分
26仍保持彼此相鄰。在這種情況下,磁鐵固定槽構(gòu)造成可形成第二伸 長端102,其形成了從相應(yīng)的第二自由端部分26向另一固定槽20的 第二自由端部分26延伸的磁阻增加通道60,從而該通道將與中央磁 極區(qū)域Cp相鄰。
如可從圖6和圖7中看出,各個(gè)永磁鐵22具有矩形的橫截面, 其具有第一終端和第二終端,并且在一對(duì)固定槽20之間,形成磁阻 增加通道60的第二伸長端,其構(gòu)造成可在徑向方向上相對(duì)于轉(zhuǎn)子10 的幾何中心延伸,在直軸方向上延伸以形成第二伸長端102,其形成 轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)子芯12的倒角(fillet),在徑向方向上帶有擴(kuò)展部分24, 其在磁阻增加通道60的區(qū)域中相對(duì)于》茲鐵固定槽20的寬度23大得 多。
如可從圖8和圖11中看出,磁阻增加通道可構(gòu)造成具有平行的(參 見標(biāo)號(hào)60)或非平行的(參見標(biāo)號(hào)80)側(cè)邊,這兩種構(gòu)造都可同時(shí)滿足 電動(dòng)機(jī)的性能限制,以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)子10的強(qiáng)度。在所有情況下,人 們可選擇使第二伸長端102延伸而定位在中央磁極區(qū)域Cp中,使其將 與另 一伸長端相鄰定位,并且定位在彼此非??拷奈恢谩?br> 另外,為了防止7"ja茲鐵22的磁通量穿過鼠籠槽16的葉片傳播至 磁鐵固定槽20的自由端附近,這些鼠籠槽16建造成可具有表面橋接 部70,其構(gòu)造成穿過轉(zhuǎn)子芯12的開口,該表面橋接部70設(shè)于轉(zhuǎn)子 10的表面部分14和鼠籠槽16的外端之間,并沿著轉(zhuǎn)子10的表面部 分14而延伸。
本發(fā)明的概念可適用于許多轉(zhuǎn)子》茲極。人們可從圖12和圖13中 看出這個(gè)概念將如何應(yīng)用于4-石茲極轉(zhuǎn)子構(gòu)造。
在這個(gè)實(shí)施例中,人們可觀察到各個(gè)固定槽20在端部磁極區(qū)域 Ep另一后續(xù)的端部磁極區(qū)域Ep之間延伸,形成第三伸長端103,其構(gòu) 造成使得磁阻增加通道50可按照與本申請(qǐng)的第一實(shí)施例相同的方式 構(gòu)造于槽底部15'附近,也就是說靠近第一自由端25,包圍它并平行于才目應(yīng)的剖面。
因?yàn)樵诒緦?shí)施例中,固定槽20之間的角度為90。,所以人們可選 擇構(gòu)造固定槽IOO端部的內(nèi)部區(qū)域,使其將具有平行的側(cè)邊60',如圖 13中詳細(xì)所示,或者具有非平行的(未顯示)側(cè)邊,如圖11中所示,其 顯示了另一實(shí)施例。
此外,在這種構(gòu)造中,人們可選擇建造4-磁極電機(jī),其還具有設(shè) 于轉(zhuǎn)子10的表面部分14和鼠籠槽16的外端之間,并沿著轉(zhuǎn)子10的 表面部分14而延伸的表面橋接部70,正如其它構(gòu)造中所述。人們應(yīng) 該注意為了保持轉(zhuǎn)子14達(dá)到設(shè)計(jì)條件足夠的剛性,應(yīng)考慮機(jī)械穩(wěn)定 性。
從需要建造帶有大量磁極的電機(jī)的觀點(diǎn)來看,應(yīng)用上面兩種構(gòu)造 中所描述的構(gòu)造組合就足夠了,其利用了為固定槽20提供伸長橋的 概念,伸長橋形成了磁阻增加通道50,從而減少了磁通量的短路。
此外,基于上述圖中所建議的實(shí)施例,人們還可提出設(shè)計(jì)備選方 案,其帶來一些變化,這些變化可促進(jìn)制造轉(zhuǎn)子的工藝和/或保證電動(dòng) 機(jī)在其運(yùn)行期間的完整性。在圖14和圖15中顯示了這些實(shí)施例的其 中一個(gè)實(shí)施例,其顯示了用于固定槽端部形狀的備選方案,其可用于 促進(jìn)制造工藝并防止磁鐵22在磁化和/或電機(jī)正常運(yùn)行期間移位的目 的,這些備選形狀的基本原理是使用與磁鐵端部部分25,26相鄰的移 位限制器200,201,限制器由轉(zhuǎn)子芯12的部分形成,該部分石IH失固定 槽20內(nèi)部以平行于;茲鐵厚度的方向而延伸,形成限制了其移位的突 起物。在這種磁鐵固定形式中,人們可選擇圖14中所示的構(gòu)造,其 中只有 一個(gè)槽的側(cè)面具有移位限制器200,201 。
在各個(gè)端部,人們可選4奪設(shè)計(jì)來自于與槽相對(duì)的一側(cè)的限制器, 或者可構(gòu)造無論何時(shí)地獄來自于槽一側(cè)的限制器,或者只在一個(gè)端部 部分提供限制器,如可從圖15中所示的構(gòu)造中看出。同步電機(jī)的其 它特性保持不變。
另外,根據(jù)本發(fā)明,人們提供一種制造同步電機(jī)的工藝,其具有兩個(gè)沖壓步驟以便在磁鐵固定槽附近形成磁阻增加通道50和60,并 且還包括用于在表面部分和鼠籠槽的外端之間制造轉(zhuǎn)子芯12的開口 70的沖壓步驟。
就性能而言,當(dāng)同現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的增益是顯著的。伸長 橋和伸長端的使用保證了對(duì)所產(chǎn)生的通量更大的利用率。因而,就比 較而言,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)教義建造的電動(dòng)機(jī)具有80%至85%的通量利用 率范圍,而根據(jù)本發(fā)明教義建造的電動(dòng)機(jī)性能達(dá)到85%至90%的范圍。
雖然已經(jīng)介紹了優(yōu)選實(shí)施例,但是人們應(yīng)該懂得本發(fā)明的范圍包 括其它可能的變型,其僅僅受到包括可能的等效形式的附屬權(quán)利要求 的內(nèi)容的限制。
權(quán)利要求
1.一種同步電機(jī),其包括定子和轉(zhuǎn)子(10),大致圓柱形的轉(zhuǎn)子(10)具有表面部分和轉(zhuǎn)子芯部分(12),所述轉(zhuǎn)子(10)設(shè)有定位在所述表面部分上的鼠籠(16),所述鼠籠(16)由安置在鼠籠槽(16)中的導(dǎo)電桿和在其端部將所述導(dǎo)電桿互連起來的環(huán)件(18)形成,所述轉(zhuǎn)子(10)還包括至少一對(duì)永磁鐵(22),所述永磁鐵(22)安置在所述磁鐵固定槽(20)中,所述磁鐵固定槽(20)延縱向定位在所述轉(zhuǎn)子(10)的轉(zhuǎn)子芯(12)上,所述電機(jī)特征在于所述固定槽(20)具有基本矩形的截面,該截面具有接合區(qū)域(RE)和第一自由端部分(25)以及第二自由端部分(26),所述固定槽(20)沿著所述轉(zhuǎn)子(10)而延伸,所述永磁鐵(22)與所述轉(zhuǎn)子(10)相關(guān)聯(lián)地固定在所述接合區(qū)域(RE)中,所述固定槽(20)以正割方式相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子(10)的表面部分進(jìn)行定位,所述固定槽(20)具有第一伸長端(101),該第一伸長端(101)構(gòu)造成可在所述第一自由端部分(25)附近產(chǎn)生磁阻增加通道(50),所述伸長端(101)從所述第一自由端部分(25)延伸至與所述槽底(15’)的端部相鄰的區(qū)域,所述第一伸長端(101)自所述轉(zhuǎn)子(10)的開口構(gòu)造而成,所述開口沿著所述轉(zhuǎn)子(10),并沿著所述固定槽(20)而延伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電機(jī),其特征在于,所述轉(zhuǎn)子(IO) 具有磁極,其具有中央磁極區(qū)域(Cp)和端部磁極區(qū)域(Ep),在所述端部 磁極區(qū)域(Ep)和所述中央磁極區(qū)域(Cp)之間延伸的固定槽(20)是成對(duì) 提供的,并且定位成使得一對(duì)中的各個(gè)槽將對(duì)稱定位地從所述端部i茲 極區(qū)域(Ep)和所述中央磁極區(qū)域(Cp)之間延伸,所述固定槽對(duì)靠近所述 中央磁極區(qū)域(Cp),并保持彼此相鄰,第二伸長端(102)構(gòu)造成可靠近所述固定槽(20)的第二自由端部分 (26),與所述中央磁極區(qū)域(Cp)相鄰,從而可使所述磁阻增加通道(60,80)成形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步電機(jī),其特征在于,所述第二伸 長端(102)構(gòu)造成可形成磁阻增加通道(60,80),并從相應(yīng)的自由端部分 (26)向所述固定槽對(duì)的另 一 固定槽(20)的第二自由端部分(26)延伸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的同步電機(jī),其特征在于,所述第 一伸長端(101)構(gòu)造成可在所述固定槽(20)的自由端方向上延伸,從而 具有與所述槽底(15')的端部平行的端部部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步電機(jī),其特征在于,所述第一伸 長端(101)構(gòu)造成可伴隨所述轉(zhuǎn)子(12)的槽底部(15,)的整體或至少一部 分而延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步電機(jī),其特征在于,所述》茲阻增軸方向上延伸,從而形成轉(zhuǎn)子(10)的轉(zhuǎn)子芯(12)的肋條,其帶有徑向方 向上的擴(kuò)展部分(24),所述擴(kuò)展部分相對(duì)于所述》茲鐵固定槽(20)的寬度 (23)顯著大于所述磁阻增加通道(60)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的同步電機(jī),其特征在于,所述磁阻增 加通道(60)具有平行的側(cè)邊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的同步電機(jī),其特征在于,所述磁阻增 加通道(80)具有非平行的側(cè)邊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的同步電機(jī),其特征在于,與所述 中央磁極區(qū)域(Cp)相鄰的其中 一 個(gè)端部(101,102)朝著另 一對(duì)而延伸, 從而使所述固定槽的端部部分將彼此相鄰定位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的同步電機(jī),其特征在于,該伸長的端 部部分仍保持相鄰,并且彼此非常接近地進(jìn)行定位。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的同步電機(jī),其特征在于,所述鼠籠槽 靠近所述磁鐵固定槽(22)的第一自由端,其設(shè)有穿過所述轉(zhuǎn)子芯(12) 的開口構(gòu)造而成的表面橋接部(70),所述開口設(shè)于所述轉(zhuǎn)子(10)的表面 部分(14)和所述鼠籠槽(16)的外端之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的同步電機(jī),其特征在于,所述轉(zhuǎn)子芯(12)開口沿著所述轉(zhuǎn)子(10)的表面部分而延伸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電機(jī),其特征在于,所述固定槽 (20)在端部磁極區(qū)域(Ep)至另 一后續(xù)的端部磁極區(qū)域(Ep)之間延伸,所 述f茲鐵固定槽(20)的端部部分設(shè)有第三伸長端(103),其形成了包圍所 述槽底部(15')的磁阻增加通道(50)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的同步電機(jī),其特征在于,所述第三 伸長端(103)構(gòu)造成可具有平行的側(cè)邊(60)。
15. —種包括鼠籠式轉(zhuǎn)子(10)的同步電機(jī),所述轉(zhuǎn)子(10)具有表面 部分(14)和轉(zhuǎn)子(10)的轉(zhuǎn)子芯(12),所述轉(zhuǎn)子(10)包括至少一對(duì)永一磁鐵(22),所述永》IH失(22)安置在所 述磁鐵固定槽(20)中,所述磁鐵固定槽延縱向定位在所述轉(zhuǎn)子(10)的轉(zhuǎn) 子芯(12)上,所述轉(zhuǎn)子(lO)具有磁極,該磁極具有中央》茲極區(qū)域(Cp)和兩個(gè)端部 磁極區(qū)域(Ep),所述電^L特征在于一對(duì)磁鐵固定槽(20)是對(duì)稱定位的,并具有基本矩形的橫截面, 其具有接合區(qū)域(Re)、第一自由端部分(25)以及第二自由端部分(26), 所述固定槽(20)沿著所述轉(zhuǎn)子(10)而延伸,并保持彼此相鄰,所述永i茲 鐵(22)與所述轉(zhuǎn)子(10)相關(guān)聯(lián)地固定在所述接合區(qū)域(RE)中,所述固定 槽(20)以正割方式相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子(10)的表面部分進(jìn)行定位,并在其中 一個(gè)所述端部磁極區(qū)域(Ep)和所述中央磁極區(qū)域(Cp)之間延伸,所述石茲 鐵固定槽(20)建造成可在所述第一自由端(25)附近形成磁阻增加通道 (50),所述磁阻增加通道(50)平行于所述轉(zhuǎn)子槽底部(15')而延伸,所述 ,茲阻增加通道(50)伴隨所述槽底部(15')的半徑的整體或一部分而延 伸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的同步電機(jī),其特征在于,所述固定 槽(20)的端部之一構(gòu)造成可在所述磁鐵固定槽的端部部分和相鄰的所述鼠籠槽的內(nèi)端之間形成轉(zhuǎn)子(10)的轉(zhuǎn)子芯(12)的倒角。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的同步電機(jī),其特征在于,所述磁鐵 固定槽(20)具有與所述第一自由端部分(25)和所述第二自由端部分(26) 相鄰的移位限制器(200,201),所述移位限制器通過所述轉(zhuǎn)子芯(12)部 分形成,所述部分在所述固定槽(20)的內(nèi)部以平行于所述^f茲鐵厚度(23) 的方向而延伸。
18. —種用于制造同步電機(jī)的工藝,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子(IO) 的轉(zhuǎn)子芯(12)的制造過程具有用于形成所述第一、第二和第三伸長端 (101,102,103),并在這些端部附近形成磁阻增加通道(50,60,80)的沖壓 步驟。
19. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的工藝,其特征在于,包括制造表面 橋接部(70)的沖壓步驟,所述表面橋接部(70)穿過所述轉(zhuǎn)子芯(12)中的 開口 、在所述轉(zhuǎn)子(10)的表面部分(14)和與所述》茲鐵固定槽(20)相鄰的 鼠籠槽的外端之間構(gòu)造而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同步電機(jī)和用于制造同步電機(jī)的工藝,更具體地說,涉及一種在轉(zhuǎn)子(10)中具有永磁鐵(22)的同步電機(jī),其目的是獲得一種電機(jī),利用該電機(jī)可減少磁鐵產(chǎn)生的磁通量的泄漏,并且具有最大限度地增加直軸(32)和交軸(31)磁阻上的差異的構(gòu)造性特征,同時(shí)獲得一種轉(zhuǎn)子,其具有使設(shè)備良好運(yùn)行所需要的強(qiáng)度。這些目的通過一種同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn),其中轉(zhuǎn)子(10)的磁鐵固定槽(20)設(shè)有伸長端(101,102,103),其構(gòu)造成可形成磁阻增加通道(50,60,80),第一伸長端(101)從第一自由端(25)延伸至與轉(zhuǎn)子槽底(15′)的端部相鄰的區(qū)域,第一伸長端(101)由轉(zhuǎn)子(10)的開口構(gòu)造而成,形成磁阻增加通道(50),所述開口沿著轉(zhuǎn)子(10)并沿著固定槽(20)而延伸,固定槽的第二伸長端(102)構(gòu)造成可形成磁阻增加通道(60,80),并從相應(yīng)的第二自由端部分(26)朝著這對(duì)固定槽的另一固定槽(20)的第二自由端部分(26)而延伸。本發(fā)明還描述了一種用于制造同步電機(jī)的工藝。
文檔編號(hào)H02K1/27GK101529694SQ200780038404
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月16日
發(fā)明者F·J·H·卡盧夫, M·布魯寧 申請(qǐng)人:惠而浦股份公司
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