專利名稱：一種特別地用于汽車驅(qū)動(dòng)的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，特別地適用于汽車驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
回顧 自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，汽車制造商和設(shè)計(jì)人員越來(lái)越致力于開(kāi)發(fā)混合驅(qū)動(dòng)型轎 車、跑車和商務(wù)車。混合驅(qū)動(dòng)將電動(dòng)機(jī)(并且可選擇地具有飛輪)與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合。如果小 型內(nèi)燃機(jī)僅用于為主電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力(范圍擴(kuò)大)，那么使用術(shù)語(yǔ)串聯(lián)混合。
幾年來(lái)，因?yàn)殡姵丶夹g(shù)顯示了巨大進(jìn)步，所以電動(dòng)汽車(BEVs)也正在經(jīng)歷復(fù)興。
對(duì)于以電力為主要驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車的要求 在汽車是由電動(dòng)機(jī)提供主要推動(dòng)動(dòng)力的情況下，或在電動(dòng)機(jī)是唯一驅(qū)動(dòng)單元的情 況下，動(dòng)力輸出被期望在效率盡可能高的情況下在寬的速度范圍和寬的負(fù)荷范圍內(nèi)出現(xiàn)。
電動(dòng)汽車中使用的電動(dòng)機(jī)主要類型 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在此將異步電動(dòng)機(jī)(ASM)、特殊設(shè)計(jì)的永磁同步電動(dòng)機(jī)(PSM)和開(kāi) 關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)區(qū)別開(kāi)。永磁同步電動(dòng)機(jī)(PSM)的優(yōu)選設(shè)計(jì)以磁體在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的位置 (內(nèi)部永磁式電動(dòng)機(jī)IPM)為基礎(chǔ)。 [ooog]開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)DE-A-10207267的專利公開(kāi)了一種具有轉(zhuǎn)子的磁阻電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子由多個(gè)層次式部 件構(gòu)成，層次式部件通過(guò)無(wú)磁連接元件連接而構(gòu)成為一個(gè)單元。連接元件起到流動(dòng)屏障的 作用。通常，無(wú)磁連接元件比標(biāo)準(zhǔn)鋼的連接元件更昂貴，或者為了獲得與鋼相同的強(qiáng)度值， 無(wú)磁連接元件不得不被制成更大尺寸。
同步磁阻電動(dòng)機(jī)(SyR) DE-A-10004175公開(kāi)一種具有連續(xù)流動(dòng)屏障的同步磁阻電動(dòng)機(jī)。 同步磁阻電動(dòng)機(jī)(SyR)由三相電流運(yùn)轉(zhuǎn)并且具有與異步電動(dòng)機(jī)相似的定子，由于
其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約、操作穩(wěn)健(無(wú)轉(zhuǎn)子線圈或磁體)，在實(shí)踐中適用于具有直徑從150毫米到400
毫米的定子的節(jié)約型工業(yè)驅(qū)動(dòng)。缺點(diǎn)在于，與其他電動(dòng)機(jī)類型相比，轉(zhuǎn)矩密度相對(duì)較低并且
功率因數(shù)低，很難用于汽車中，并且因而限于固定應(yīng)用。 正弦波電動(dòng)機(jī) 根據(jù)早期研究結(jié)果(參考www. brusa. biz "Antriebsentwicklung《驅(qū)動(dòng)發(fā)展》" 的最終研究報(bào)告)，正弦波機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于其在轉(zhuǎn)動(dòng)角度之上恒定的扭矩輸出，并且相對(duì)于 方波電動(dòng)機(jī)具有低的發(fā)展自諧波磁場(chǎng)的噪音。這也表明其自身從電源(電池或電動(dòng)機(jī)變換 器)吸收穩(wěn)定動(dòng)力。 如果電動(dòng)機(jī)變換器直接地從電池(電池鏈)獲得能量，那么方波電動(dòng)機(jī)情況下的 諧波磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生更迭載荷，其導(dǎo)致電池的內(nèi)部磁阻額外損耗。因?yàn)檎也妱?dòng)機(jī)無(wú)諧波磁 場(chǎng)，因此可在轉(zhuǎn)動(dòng)角度之上獲得恒定能量，對(duì)供能電池的內(nèi)部磁阻也不會(huì)造成額外損耗。
對(duì)于在其中電動(dòng)機(jī)變換器直接地從電池獲得能量的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狹窄的選擇中，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，具有正弦曲線氣隙磁場(chǎng)分布的類型，例如異步電動(dòng)機(jī)(ASM)和內(nèi)部永磁式 同步電動(dòng)機(jī)(IPM)，因而特別地適用。
電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī) 眾所周知，電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)具有與其他正弦波電動(dòng)機(jī)相比類似的定 子。但是，該轉(zhuǎn)子設(shè)置有明顯的極(不突出極或凸極)，直流電流過(guò)的轉(zhuǎn)子線圈與其同位。 在電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)中，在轉(zhuǎn)子中的激發(fā)器能量因而必須從外面供給。大型機(jī)器中，傳輸 可以以非接觸方式(通過(guò)變壓器)進(jìn)行。在用于汽車驅(qū)動(dòng)的小型電動(dòng)機(jī)的情況下，電動(dòng)機(jī) 具有直徑從150毫米到400毫米的定子，并且在需要大動(dòng)態(tài)范圍轉(zhuǎn)子電流調(diào)節(jié)的情況下，傳 輸通過(guò)電刷和滑環(huán)進(jìn)行。因此，CSM和直流電動(dòng)機(jī)(DCM)屬于電刷式電動(dòng)機(jī)，其中，能量傳 輸通過(guò)電刷到轉(zhuǎn)子進(jìn)行。
所有同步電動(dòng)機(jī)的基本特性 所有同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子都與定子電流的場(chǎng)同步地旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子不能以定子頻率 旋轉(zhuǎn)，或者定子磁場(chǎng)不適應(yīng)轉(zhuǎn)子位置，那么轉(zhuǎn)子和定子磁場(chǎng)的異步疊加僅產(chǎn)生鐘擺式力矩。 當(dāng)將其用于汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，所有類型的同步電動(dòng)機(jī)原則上都需要通過(guò)轉(zhuǎn)子位置控制的頻率變 換器。 傳統(tǒng)電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的基本特性 在帶動(dòng)態(tài)激發(fā)的情況下，電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)能夠獲得2. 5倍的公稱力矩約30秒 并且達(dá)到4倍公稱力矩約5秒。在它們的短期力矩的情況下，該電動(dòng)機(jī)大多優(yōu)于同尺寸的 永磁式同步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)與具有埋式磁體的同步電動(dòng)機(jī)(IPM電動(dòng)機(jī))比較時(shí)，差異特別地明 顯。在埋式磁體同步電動(dòng)機(jī)中，磁體被插入到轉(zhuǎn)子薄片槽中。
CSM電動(dòng)機(jī)通過(guò)電刷傳遞能量 根據(jù)流行觀點(diǎn)，通常不考慮電刷式電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種技術(shù)很難在創(chuàng)新產(chǎn)品市場(chǎng)占 有一席之地，原因是機(jī)械電刷易損，使用壽命有限。 由于常規(guī)性偏見(jiàn)，往往在直流電動(dòng)機(jī)(DCM)的轉(zhuǎn)換器和電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī) (CSM)的相當(dāng)?shù)幕h(huán)之間沒(méi)有加以足夠的區(qū)分。同時(shí)，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)(DCM)，整個(gè)電動(dòng)機(jī) 能量是通過(guò)轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子上的，被傳到電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)滑環(huán)上的激發(fā)器能 量?jī)H在整個(gè)電動(dòng)機(jī)能量為低一位數(shù)的百分比范圍內(nèi)。在電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)的情況 下，如在用于汽車驅(qū)動(dòng)的全部其他同步電動(dòng)機(jī)的情況下，有效的電動(dòng)機(jī)能量通過(guò)頻率變換 器傳輸?shù)蕉ㄗ印?根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)的缺點(diǎn) 在沒(méi)有激發(fā)(緊急扭矩)的情況下運(yùn)行的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的扭矩只能由磁阻 產(chǎn)生。磁阻是無(wú)因次變量，由縱軸線Ld的感應(yīng)系數(shù)與橫軸線Lq的感應(yīng)系數(shù)的比決定。在 凸極式電動(dòng)機(jī)中，Ld >> Lq， Ld是縱軸線感應(yīng)系數(shù)，主要有空氣隙決定；Lq是橫軸線感應(yīng) 系數(shù)，主要由極的幾何位置決定。 在傳統(tǒng)凸極式電動(dòng)機(jī)中，如果在電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)中，激發(fā)失敗，只能獲得大約 公稱力矩1/4的力矩，并且在不突出極電動(dòng)機(jī)的情況下，根本不能獲得力矩。這會(huì)導(dǎo)致在一 定條件下的危險(xiǎn)的驅(qū)動(dòng)情形。 緊急運(yùn)行特性差或不能進(jìn)行緊急運(yùn)行，這就是為什么那些本領(lǐng)域技術(shù)人員相信電 流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)本質(zhì)上仍不能滿足汽車驅(qū)動(dòng)(參見(jiàn)例如上文引用的最終研究報(bào)告)。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)增加磁阻來(lái)提高緊急運(yùn)行性能 本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案，借此，關(guān)于電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)的現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)可以被顯著地減少或者消除。電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)將被進(jìn)一步改進(jìn)，從而能夠產(chǎn)生足夠扭矩用于在不激發(fā)的緊急情況下驅(qū)動(dòng)汽車。因此本發(fā)明的目的是在沒(méi)有被在電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)中的電流(磁阻力矩)激發(fā)的情況下，顯著地增加扭矩。
本發(fā)明的一個(gè)主要特征是至少有一個(gè)可選擇性磁通屏障，特別是徑向槽的形式，沿轉(zhuǎn)子極的主軸線設(shè)置，用于增加在每個(gè)轉(zhuǎn)子極中的磁阻力矩。根據(jù)進(jìn)一步改進(jìn)，轉(zhuǎn)子極優(yōu)選地是凸極形式。 根據(jù)權(quán)利要求l的磁通屏障增加了在q軸線(正交軸線)中的磁通線的磁性阻抗，并且因此實(shí)現(xiàn)磁阻的增加。 根據(jù)本發(fā)明的成果的有利的進(jìn)一步改進(jìn)在從屬權(quán)項(xiàng)要求中說(shuō)明。
改良CSM電動(dòng)機(jī)技術(shù)前提 與背景技術(shù)不同，傳統(tǒng)電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)被用作啟動(dòng)點(diǎn)，并且目的是進(jìn)一步發(fā)
展它用于汽車驅(qū)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明所述，發(fā)明以下面重要發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)和先決條件，這些基礎(chǔ)和
條件對(duì)于增強(qiáng)電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)緊急條件下的運(yùn)行能力至關(guān)重要。 沿主軸或轉(zhuǎn)子極的d軸線的磁屏障； 它可極大降低橫軸線(Lq)的感應(yīng)系數(shù)； 但是主軸線(Ld)的感應(yīng)系數(shù)仍處于最初的高位值，結(jié)果， 極大增加了 Ld/Lq的比值，產(chǎn)生磁阻，并且扭矩被增加幾倍，例如在沒(méi)有激發(fā)的情況下，因數(shù)為4。 降低了對(duì)關(guān)鍵原材料的要求 經(jīng)過(guò)在這一領(lǐng)域的長(zhǎng)期應(yīng)用和沖破上述偏見(jiàn)后，公認(rèn)電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)為汽車生產(chǎn)商提供了技術(shù)上更有利的可能性，用于保護(hù)生產(chǎn)商使其免受對(duì)于高性能磁性材料和所謂稀有磁體(REE磁體)的價(jià)格依賴，用于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車。 根據(jù)本發(fā)明針對(duì)其緊急操作性能改進(jìn)的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，由于其系統(tǒng)性能，特別地適合作為主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。如果許多生產(chǎn)商用電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)取代以前經(jīng)常使用的帶埋式磁體的永磁式同步電動(dòng)機(jī)(IPM)，那么任何由于REE原材料短缺而造成的價(jià)格波動(dòng)都不會(huì)對(duì)汽車生產(chǎn)商造成影響。 本發(fā)明對(duì)CSM電動(dòng)機(jī)作為主汽車驅(qū)動(dòng)適用性的影響 根據(jù)本發(fā)明的上述闡述，很明顯在不通電情況下，可通過(guò)使用選擇性磁通屏障，如
以在轉(zhuǎn)子極中的徑向槽的形式，來(lái)增加電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(CSM)的磁阻力矩。 在用作主汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)這種緊急扭矩具有非常重要的優(yōu)勢(shì)-一 但是在其他應(yīng)用的
情況下它可能不重要。如果因?yàn)槿魏卧?，通電電能不能被傳送到轉(zhuǎn)子的激發(fā)器線圈，那么
由磁阻處獲得的扭矩水平?jīng)Q定緊急操作情況下的系統(tǒng)性能。例如，激發(fā)器無(wú)電可能是因?yàn)椋?br> 例如，轉(zhuǎn)子電流控制器失靈、短路、電源線斷了或滑環(huán)損壞。 根據(jù)本發(fā)明，電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的磁阻力矩本身因而在汽車驅(qū)動(dòng)中起到了很重要的作用，尤其是在緊急情況下，例如當(dāng)由于上述原因車輛停在鐵軌或行車道上伴隨交通堵塞時(shí)。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的磁阻力矩能夠讓汽車從危險(xiǎn)區(qū)域移出而來(lái)到安全區(qū)。 然而，在傳統(tǒng)的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的情況下-一沒(méi)有根據(jù)本發(fā)明的磁阻屏障-一 這不可能-一 因?yàn)?，正如上面所?一 在沒(méi)有電激發(fā)的情況下可用的緊急扭矩屬于不充足的類型。 在沒(méi)有減少CSM電動(dòng)機(jī)的基本性能的情況下本發(fā)明具有良好的可制造性 本發(fā)明電動(dòng)機(jī)制作簡(jiǎn)單，通過(guò)沖孔提供具有槽型凹口的轉(zhuǎn)子薄片。因此，小型網(wǎng)狀
物保持作為連接橋，為轉(zhuǎn)子提供所需的內(nèi)在強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)本發(fā)明的深入研究，這些機(jī)械式不
可或缺的連接橋由相對(duì)小的永磁體充滿。磁體的需求量約為相同大小混合激發(fā)(由電磁和
永磁兩者激發(fā))同步電動(dòng)機(jī)(HSM)磁體塊的10%，為同等大小永磁式同步電動(dòng)機(jī)的6%。 預(yù)磁化的永磁體被簡(jiǎn)單地推進(jìn)預(yù)先準(zhǔn)備好的磁通屏障(槽型部分)的"口袋"位
置。在沒(méi)有這個(gè)措施的情況下，磁通屏障獨(dú)自只有在與橫向磁通連接飽和以后才能工作，但
是，這不理想，并且因?yàn)榭赡軙?huì)造成磁阻較少增加和因而較低緊急扭矩。 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、變化和細(xì)節(jié)將在下文專利說(shuō)明書(shū)附圖和權(quán)利要求書(shū)中指出。


根據(jù)發(fā)明，發(fā)明內(nèi)容將在附圖中進(jìn)行說(shuō)明，參考電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的工作實(shí)例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明帶磁磁通線的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的橫截面 圖2顯示了作為設(shè)計(jì)過(guò)程結(jié)果的根據(jù)圖1的同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式 圖3是顯示了根據(jù)圖1在沒(méi)有磁磁通線的同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
轉(zhuǎn)子和定子的橫截面圖 圖1示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)1的工作示例的橫截面圖，其形成特別地用于汽車驅(qū)動(dòng)。同步電動(dòng)機(jī)1設(shè)置有外部定子2和內(nèi)部轉(zhuǎn)子3 ;定子2以某種意義上本質(zhì)已知的方式設(shè)置有用于分布繞組2A的凹槽。
轉(zhuǎn)子幾何形狀 在所示的運(yùn)轉(zhuǎn)的示例中，轉(zhuǎn)子3具有6-極設(shè)計(jì)(2-極、4_極、8_極等等，轉(zhuǎn)子也可選擇)。圖1顯示的是具有凸極4的轉(zhuǎn)子3，凸極4的極芯和極靴分別地用5和6表示。一個(gè)激發(fā)器線圈7，每一個(gè)沿極芯5布置，并且在圖中以橫切面區(qū)域表示，以在某種意義上本質(zhì)已知的方式，激發(fā)器線圈7與每個(gè)轉(zhuǎn)子極4相協(xié)調(diào)。
沿主極軸線的磁通屏障 根據(jù)本發(fā)明，呈現(xiàn)完整的、新穎的轉(zhuǎn)子幾何形狀。根據(jù)本發(fā)明，提出設(shè)置至少一個(gè)選擇性磁通屏障，優(yōu)選地，以在每個(gè)轉(zhuǎn)子極中沿轉(zhuǎn)子極4的主軸線4A的槽8形式，用于增加電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)1的磁阻力矩。槽8作為磁通屏障，形成在極芯5中，作為中心的和放射狀縱向開(kāi)口大致與側(cè)面9(參見(jiàn)圖2)平行。 槽8和轉(zhuǎn)子極4的大小及相互布置更為重要，在圖2顯示的實(shí)施例中，很明顯相對(duì)較窄的徑向槽8有長(zhǎng)度L和寬度B。根據(jù)發(fā)明者實(shí)驗(yàn)結(jié)果，槽8的長(zhǎng)度L是轉(zhuǎn)子半徑R的
63/4到5/6減去驅(qū)動(dòng)軸12的半徑；槽8的寬度B是極芯寬度W的1/10到1/15。 當(dāng)在射線方向上看時(shí)，槽8的最外面點(diǎn)10分布在與極靴6外部極面相距距離11
的地方，以這種方式，蓋形螺母與螺栓相配，因此不會(huì)超出外部極芯表面。極帽與轉(zhuǎn)子殼體
包通過(guò)螺栓相連以構(gòu)成了整體單元。 磁通屏障內(nèi)網(wǎng)狀物和橋的預(yù)飽和 在如圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)選的實(shí)施方式中，相對(duì)較小的永磁體13 (例如總共0. 2kg磁體/50KW額定功率)安裝在槽3 ( 口袋)的放射狀內(nèi)部中。已經(jīng)預(yù)磁化的固態(tài)磁體13，其本身就是磁通屏障，尺寸已確定，從而由它產(chǎn)生的它的磁通線正好可以使磁通屏障內(nèi)的網(wǎng)狀連接板14飽和，網(wǎng)狀物是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)考慮而提供的，但本質(zhì)上具有導(dǎo)磁性。以這種方式預(yù)飽和的網(wǎng)狀物14然后表現(xiàn)出用于每個(gè)進(jìn)一步的磁磁通的高阻抗性。因此，在實(shí)際操作中，相對(duì)于有效磁通，網(wǎng)狀物14好像是槽8的延伸。令人頭疼的導(dǎo)磁性，在這一實(shí)施例中，通過(guò)插入的磁體13被消除了。 網(wǎng)狀物14有機(jī)械優(yōu)勢(shì)，由于吸收軸和轉(zhuǎn)子3之間的軸配合所產(chǎn)生的離心力或壓縮力。根據(jù)強(qiáng)度考慮精確設(shè)計(jì)，并且根據(jù)應(yīng)用定制。 有目的的使具有永磁體13的芯極電動(dòng)機(jī)1的正交軸(圖2中的q-軸)中的磁通屏障中機(jī)械地被激勵(lì)中斷的期望的飽和，為了完成上述目的所以專門(mén)引入永磁體13，這構(gòu)成本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展，不考慮上述應(yīng)用描述，發(fā)明也可用于一些特定的電力驅(qū)動(dòng)情景。因此，從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，本發(fā)明不止局限于CSM。 不論什么時(shí)候，由于強(qiáng)度原因都需要層紋狀連接橋，但是磁通屏障優(yōu)勢(shì)更明顯，因
為這種它能夠消除層紋狀連接橋的導(dǎo)磁性。 連接方法 盡管沒(méi)有顯示細(xì)節(jié)，轉(zhuǎn)子3可以還包括傳統(tǒng)的薄殼層、端板和連接部件15 (如連接螺栓)，其把轉(zhuǎn)子殼層包和端板彼此連接以構(gòu)成一片(在圖l和3僅顯示了剖面圖)。根據(jù)本發(fā)明，連接部件15應(yīng)優(yōu)選地放在槽8內(nèi)，起到磁通屏障的作用。連接部件15的連接螺栓通過(guò)孔16被插入到定子殼層和端板內(nèi)，孔16在實(shí)施例中的描述情況-一 從徑向上看-一 實(shí)際上構(gòu)成了槽8的外端，起到了磁通屏障的作用。在上述情況中，孔16的直徑約有5. 2毫米，以容納約5毫米厚的緊固螺栓。
與背景技術(shù)相比的改進(jìn)方面
增加了磁阻 根據(jù)本發(fā)明，有了磁通屏障，磁阻會(huì)顯著增加，與無(wú)磁通屏障的實(shí)施例相比，有效磁阻力矩增加3-4個(gè)因數(shù)。
所示實(shí)施例的性能數(shù)據(jù) 在85Nm公稱力矩的被調(diào)查機(jī)器中，發(fā)明人實(shí)驗(yàn)表明通過(guò)所述磁阻屏障，可以實(shí)現(xiàn)72Nm的緊急力矩，也就是公稱力矩的90%。在沒(méi)有根據(jù)本發(fā)明的磁阻屏障的情況下，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的能夠比較的轉(zhuǎn)子在不通電的情況下將只能夠產(chǎn)生約20Nm的緊急力矩，這個(gè)量太小以至不能用作主驅(qū)動(dòng)，即使在緊急操作中。 在短期操作和完好通電的情況下，CSM電動(dòng)機(jī)能夠輸出320Nm力矩。如果根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容另外安裝提出的磁阻屏障，以較低的額外成本大致具有改進(jìn)的緊急性能。CSM電動(dòng)機(jī)原有的有利系統(tǒng)性能沒(méi)有受到磁阻屏障的負(fù)面影響，因?yàn)?，根?jù)本發(fā)明的CSM仍能在高
7功率因素的情況下以全操作狀態(tài)運(yùn)行，能夠以高的效率在寬速率范圍(大于i : 5)中輸出恒定動(dòng)力。 效應(yīng)總結(jié) 在根據(jù)圖1-3的優(yōu)選的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)中，縱軸線(d-軸)的感應(yīng)系數(shù)與橫軸(圖2中的q-軸)的感應(yīng)系數(shù)的比值相應(yīng)地增加，超過(guò)了傳統(tǒng)的凸極式機(jī)器的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)度數(shù)，這是因?yàn)橐肓舜磐ㄆ琳?，它沿d-軸線(也就是槽8)運(yùn)行，機(jī)械上要求的在軸線附近的剩余寬度優(yōu)選地用永磁體13充滿，將磁體13引入磁通屏障，結(jié)果磁通屏障的影響既表現(xiàn)在橋的區(qū)域，也連續(xù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)狀物到軸線。 上面通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于該優(yōu)選實(shí)施例，而是可以有其他變化。本發(fā)明由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
一種電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(1)，特別適用于汽車驅(qū)動(dòng)，包括定子(2)和轉(zhuǎn)子(3)，所述轉(zhuǎn)子(3)具有至少二個(gè)轉(zhuǎn)子極(4)，每個(gè)轉(zhuǎn)子極具有一個(gè)激發(fā)器線圈(7)，其中至少一個(gè)選擇性磁通屏障，特別地以徑向槽(8)的形式沿轉(zhuǎn)子極(4)的主軸(4A)設(shè)置在每個(gè)轉(zhuǎn)子極中用于增加所述同步電動(dòng)機(jī)的磁阻力矩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子極(4)是凸極形式，并 且其中作為選擇性磁通屏障并存在于極芯(5)中的所述槽(8)是與所述主極軸(4A)平行 的徑向縱向開(kāi)口形式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，其中，作為磁通屏障的所述徑向槽 (8)具有長(zhǎng)度(L)和寬度(B)，所述槽(8)的所述長(zhǎng)度(L)從轉(zhuǎn)子半徑(R)減去所述軸半徑 (12)的3/4到5/6中選擇，并且所述槽(8)的所述寬度(B)在所述軸寬度(W)的1/10和 1/15之間選擇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，其中，設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子極(4)中至 少在作為磁通屏障的那部分所述槽(8)中，所述永磁體(13)充滿在所述磁通屏障中的機(jī)械 橋并且因而將所述磁通屏障的效應(yīng)延伸到所述轉(zhuǎn)子極(4)縱向軸線的全部區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，其中，所述永磁體(13)的外端由與所 述徑向模切形成的網(wǎng)狀物(14)支撐在所述徑向槽(8)中。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子殼體包和端板具有 連接裝置，所述連接裝置將單個(gè)部分彼此連接以形成一片，其中，所述連接裝置(15)設(shè)置 在作為磁通屏障的所述槽(8)中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種專門(mén)用于汽車驅(qū)動(dòng)的電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(1)。該電動(dòng)機(jī)由定子(2)和帶激發(fā)器線圈(7)的轉(zhuǎn)子(3)組成，轉(zhuǎn)子(3)具有至少二個(gè)轉(zhuǎn)子極(4)，每個(gè)轉(zhuǎn)子極(4)具有一個(gè)激發(fā)器線圈(7)。本發(fā)明的主要特征是有至少一個(gè)選擇性磁通屏障設(shè)置在每個(gè)轉(zhuǎn)子極(4)中，特別是沿轉(zhuǎn)子極(4)的主軸(4A)以徑向槽(8)的形式，用于增加電流激發(fā)同步電動(dòng)機(jī)(1)的磁阻力矩。
文檔編號(hào)H02K19/10GK101785168SQ200880104158
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者阿諾·馬陶 申請(qǐng)人:布魯薩電子公司