專利名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子。更具體地，本發(fā)明涉及一種電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子以及電機(jī)的控制方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，永磁體規(guī)則地布置在轉(zhuǎn)子芯的整個(gè)外周上，很難獲得滿意的磁通量分布。US2006103251A公開了一種永磁體旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該永磁體旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括設(shè)有多個(gè)繞組的定子和轉(zhuǎn)子，其中，磁體被布置在沿著轉(zhuǎn)子芯的外周形成在轉(zhuǎn)子芯中的槽中。轉(zhuǎn)子芯固定于在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯和槽，該槽中布置有永磁體，并且在磁體外部沿周向布置有多個(gè)阻尼繞組。JP8251848A公開了一種永磁體型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子芯的外周側(cè)中，沿著軸向方向，以相等的間隔布置有永磁體插入孔。在永磁體插入孔之間設(shè)有用于防止磁通量泄露的排放孔。位于不同的相鄰磁極中的永磁體被插入到永磁體插入孔中。通過提供一種用于沿著軸向方向改變磁通量分布的裝置而構(gòu)成了永磁體型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。此夕卜，輔助導(dǎo)體被嵌入排放孔3中，并且這種導(dǎo)體的兩端均與短路環(huán)相連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以控制磁通量泄露的轉(zhuǎn)子。該目的將通過獨(dú)立權(quán)利要求來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求示出了優(yōu)選的實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子包括控制繞組。控制繞組被布置在徑向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子的下述相應(yīng)位置，該相應(yīng)位置是易于產(chǎn)生磁極之間的泄露磁通量的位置，并且電流提供件將電流提供到控制繞組以便控制磁極之間的泄露磁通量。控制繞組被定位于相鄰磁極的交叉區(qū)域。交叉區(qū)域可以位于相鄰磁極之間的交叉處或者與相鄰磁極之間的交叉線成直線。永磁體可以以相等的間距相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯沿著徑向方向布置，并且控制繞組被定位在永磁體與轉(zhuǎn)子的外周之間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，永磁體相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯的徑向方向以傾角布置，使得永磁體呈陣列的形式，例如，呈星形陣列。電機(jī)包括定子、裝配有永磁體和控制繞組的轉(zhuǎn)子以及用于將電流提供到控制繞組的電流提供件?？刂评@組中的電流方向和電量可以被控制。這允許1)放大磁通量泄露，或者2)中和磁通量泄露，或者3)沿著與磁通量泄露相反的方向產(chǎn)生磁通量。本發(fā)明提供了這樣一種轉(zhuǎn)子，在這種轉(zhuǎn)子的情況下，發(fā)生在轉(zhuǎn)子的每個(gè)永磁體的磁極之間的泄露磁通量可以得到控制。


下面，將通過參照附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中圖1A、圖2A和圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)；圖1B、圖2B和圖:3B是圖1A、圖2A和圖3A的局部視圖；以及圖4和圖5是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式的局部視圖。
具體實(shí)施例方式圖1A、圖2A和圖3A示出了包括定子3和轉(zhuǎn)子4的電機(jī)2。具有定子繞組的定子 3與所述轉(zhuǎn)子成間隔開的關(guān)系布置，在轉(zhuǎn)子4與定子3之間形成空氣間隙7。永磁體12以相等的間距相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯13沿著徑向方向布置。控制繞組14定位在永磁體12和轉(zhuǎn)子4的外周之間。永磁體12定位為朝向轉(zhuǎn)子芯13的外周延伸。轉(zhuǎn)子芯構(gòu)造為在永磁體12與轉(zhuǎn)子芯13的外周之間形成周向結(jié)構(gòu)40。周向結(jié)構(gòu)40是沿著轉(zhuǎn)子芯 13的切線方向相對(duì)于永磁體而言在外周上不間斷的路徑。這種周向結(jié)構(gòu)能在轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)時(shí)將永磁體保持到位，并且還能提供控制繞組40可以被緊密附接到永磁體12的端部的位置。通過控制器20(例如，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器)來控制控制繞組14的激勵(lì)電流?？刂破?20被定位在轉(zhuǎn)子的外部?？刂破?0布置為控制供給到控制繞組14的電流的電流方向和電流量。激勵(lì)電流通過布置在轉(zhuǎn)子4的軸8上的滑環(huán)21或者旋轉(zhuǎn)激勵(lì)器(在圖3中由附圖標(biāo)記22表示)而傳送到轉(zhuǎn)子4。轉(zhuǎn)子4還可以被直接安裝到原動(dòng)機(jī)或者從動(dòng)機(jī)上，這表示不需要軸8。在此種情形中，旋轉(zhuǎn)激勵(lì)器22可以安裝到轉(zhuǎn)子芯(參見圖3A)。終端電壓的中間水平可以由極端水平之間的中間激勵(lì)電流來實(shí)現(xiàn)。圖IA和圖IB示出了處于被動(dòng)模式(在控制繞組中沒有電流)的轉(zhuǎn)子4。圖IB是圖IA的局部視圖。磁通量MF的一部分穿過定位在具有南極S和北極N的永磁體12之間的背鐵和轉(zhuǎn)子4的外周之間。在被動(dòng)模式下，磁泄露ML僅在轉(zhuǎn)子內(nèi)部在S極(南極)與N極(北極)之間形成閉合的磁回路，這表示僅有一部分磁通量MF穿過定子，并且導(dǎo)致終端電壓處于其中間水平。附圖標(biāo)記40表示控制繞組14所位于的相鄰磁極之間的交叉區(qū)域。交叉區(qū)域40可以被看作是如圖IB所示的相鄰磁極之間的交叉線的延伸。圖2A和圖2B示出了處于主動(dòng)模式的轉(zhuǎn)子4。因?yàn)橛煽刂评@組產(chǎn)生的磁通量穿過定子，所以控制繞組14中的最大激勵(lì)電流導(dǎo)致最大的激勵(lì)和最大的終端電壓。當(dāng)激勵(lì)電流在控制繞組14中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)以下等式，形成與磁泄露反向的磁場H= — ,(1)
Iw這里H是磁場力，I是導(dǎo)體中的電流，并且r是距離導(dǎo)體的距離。磁通量密度B取決于材料，并且對(duì)于特定的材料以表格的形式表述。附圖標(biāo)記130表示轉(zhuǎn)子4的中空部分。 轉(zhuǎn)子4可以例如通過端板(未公開)附接到軸8。當(dāng)永磁體如圖所示定位時(shí)，可以構(gòu)造中空部以使轉(zhuǎn)子4的重量減小。圖3A和圖;3B示出了處于另一種主動(dòng)模式(S卩，去激勵(lì)模式)的轉(zhuǎn)子4。當(dāng)控制繞組中的電流沿著相反方向流動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了最大激勵(lì)，這通過形成具有相反方向(即去激勵(lì)
4方向)的去激勵(lì)磁場(在圖:3B中由DMF表示)而弱化了由永磁體產(chǎn)生的磁場。這導(dǎo)致了最大的終端電壓。電機(jī)的轉(zhuǎn)子4可以被構(gòu)造為沿著根據(jù)圖2A的激勵(lì)和根據(jù)圖3A的去激勵(lì)兩個(gè)方向進(jìn)行激勵(lì)控制。該雙向激勵(lì)控制具有使形成的終端電壓的范圍能夠更廣闊的優(yōu)點(diǎn)。例如， 可以通過滑環(huán)或者以具有用于陽極和陰極激勵(lì)電流的單獨(dú)二極管橋的單獨(dú)激勵(lì)器來提供同步發(fā)電機(jī)的雙向激勵(lì)控制。電機(jī)的轉(zhuǎn)子4還可以被構(gòu)造為僅沿著根據(jù)圖2A的激勵(lì)或者根據(jù)圖3A的去激勵(lì)中的一個(gè)方向進(jìn)行激勵(lì)控制。轉(zhuǎn)子4的安裝可以通過一般的軸承來實(shí)現(xiàn)，但是由于輕質(zhì)而且可能短的轉(zhuǎn)子構(gòu)造，也能夠安裝到原動(dòng)機(jī)或從動(dòng)機(jī)上。圖4和圖5示出了轉(zhuǎn)子4的一部分，其中永磁體12相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯的徑向方向以傾角布置，使得永磁體12呈陣列的形式，例如，呈星形陣列?？刂评@組14定位在永磁體12和轉(zhuǎn)子4的外周之間?？刂评@組14定位在形成在轉(zhuǎn)子芯13的外周中的腔140中。圖4和圖 5還示出了轉(zhuǎn)子芯的中空部130被限制到永磁體12。通過這種方式，減少了轉(zhuǎn)子的內(nèi)部處轉(zhuǎn)子芯的鐵的數(shù)量，并且在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，即，在靠近旋轉(zhuǎn)軸的那一側(cè)，永磁體的磁通泄露可以得到限制。圖5示出了一種實(shí)施方式，在這種實(shí)施方式中，控制繞組14定位在形成在轉(zhuǎn)子芯 13的外周中的腔140中。腔140形成為保持諸如板的支撐件141。與傳統(tǒng)的永磁體電機(jī)相比，所提出的解決方案的益處可以如下列出-消除了對(duì)諸如功率電機(jī)和電容器組的用于電壓控制的外部裝置的需要-簡單的剛性轉(zhuǎn)子構(gòu)造-由于消除了對(duì)功率電機(jī)的需要而形成的短路功率能力與傳統(tǒng)的同步繞組轉(zhuǎn)子裝置相比，所提出的解決方案提供了以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)-由于減少的激勵(lì)電流而形成的高效率，-由于平滑的轉(zhuǎn)子表面而產(chǎn)生的較低摩擦損失(用于轉(zhuǎn)子冷卻的最低要求)-消除了直接安裝在原動(dòng)機(jī)或從動(dòng)機(jī)上的情況下所產(chǎn)生的軸承損耗。-簡單的剛性轉(zhuǎn)子構(gòu)造-提升圓周速度的可能，并由此實(shí)現(xiàn)既有能量效益又有成本效益的設(shè)計(jì)。從上面示出的描述和實(shí)例中顯而易見的是，可以使用多種不同的解決方案來形成本發(fā)明的實(shí)施方式。明顯的是，本發(fā)明不限于本文中提及的例子并且可以以多個(gè)其它不同的實(shí)施方式來實(shí)施。因此，在發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)可以執(zhí)行發(fā)明的任何實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種徑向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括多個(gè)永磁體(12)，所述多個(gè)永磁體被嵌入轉(zhuǎn)子芯(1 中，產(chǎn)生從所述磁體的一個(gè)磁極到另一個(gè)磁極的磁通線，其特征在于，所述永磁體(12)定位為朝向所述轉(zhuǎn)子芯(13)的外周延伸，所述轉(zhuǎn)子芯構(gòu)造為在所述永磁體(12)與所述轉(zhuǎn)子芯(13)的外周之間形成周向結(jié)構(gòu)，控制繞組(14)在下述位置定位在所述永磁體(1 與所述轉(zhuǎn)子的外周之間并且被定位到所述永磁體，以使所述永磁體的磁極之間的磁通量有效，所述位置是磁極之間的磁通量易于發(fā)生泄露的位置，并且電流提供件00,21,2 將電流提供到所述控制繞組(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述電流提供件包括用于將電流供給到控制繞組的滑環(huán)01)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述電流提供件包括用于將電流供給到所述控制繞組的旋轉(zhuǎn)激勵(lì)器01)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，控制繞組(14)被定位在形成在所述轉(zhuǎn)子芯(1 的外周中的腔(140)中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述永磁體(1 以相等的間距相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯(1 沿著徑向方向布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述永磁體(1 相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯(1 的徑向方向以傾角布置，使得所述永磁體呈星形陣列。
7.一種電機(jī)，其特征在于，該電機(jī)包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)包括用于將電流供給到控制繞組的控制器OO)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，所述控制器OO)布置為控制供給到控制繞組(14)的電流的電流方向和電流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)，其特征在于，所述控制器OO)是自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子(4)。轉(zhuǎn)子(4)包括嵌入轉(zhuǎn)子芯(13)中并沿徑向方向布置以集中磁通量的多個(gè)永磁體(12)。轉(zhuǎn)子還包括繞組(14)，該繞組布置在所述轉(zhuǎn)子(10)的相應(yīng)位置，在該相應(yīng)位置，產(chǎn)生了圍繞一個(gè)磁體尖端的磁通量泄露，并且電源(20，21，22)提供電流以控制繞組(14)，從而控制泄露磁通量。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102549886SQ201080046349
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者S·尼曼 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司