可变磁通型旋转电机制造技术

一种可变磁通型旋转电机，包括定子(11)以及转子(12)。所述定子(11)包括缠绕在齿上的定子线圈(C)。所述转子(12)限定介于转子(12)与定子(11)之间的空气隙。所述转子(12)具有布置在d轴磁路上的至少一个永磁体(m)。所述定子(11)以及所述转子(12)相对于永磁体(m)设置以在处于或者低于所述定子(11)和转子(12)中的至少一个的芯体材料的磁饱和的范围内设定d(Kt(I))dI≥0的特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的电流，并且相应于由Tr＝KT×I表示的、作用在所述转子(12)上的扭矩Tr，KT相对于I的函数由KT＝Kt(I)表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变磁通型旋转电机
[0001 ] 本专利技术一般涉及一种可变磁通型旋转电机。
技术介绍
其中电枢磁通链接被改变的一种旋转电机公开在2006-280195号日本公开专利申请等(例如，2006-280195号日本公开专利)中。然而，采用公开在2006-280195号日本公开专利申请中的旋转电机，需要控制磁体的磁化状态。控制因此是困难的，并且因为具有小矫顽场强度的磁体一直被使用以便控制磁力，一直难以避免由于电枢反作用导致的退磁，导致设计和使用方面的限制。此外，一直存在的问题是，由于磁化/退磁电流的流动导致的高能量损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供一种可变磁通型旋转电机来解决这些类型的问题，此可变磁通型旋转电机在低载荷期间增加损失，在高转速期间抑制损失，并且抑制电阻损耗。 鉴于上述，提供一种可变磁通型旋转电机，其基本上包括环形定子以及转子。所述环形定子包括缠绕在多个齿上的定子线圈。所述转子具有圆形形状，与所述定子同心，并且限定介于转子与定子之间的空气隙。所述转子具有布置于d轴磁路上的至少一个永磁体。所述定子与所述转子相对于所述永磁体设置以在处于或者低于所述定子和转子中的至少一个的芯体材料的磁饱和的范围内设定d(Kt(I))dI ^ O的操作特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的电流，并且相应于由Tr = KTXI表示的、作用在所述转子上的给定扭矩Tr，扭矩常量KT相对于所施加电流I的函数由KT = Kt⑴表示。 采用本专利技术的旋转电机，低载荷时期的损失、高旋转速度时期的损失以及电阻损耗能够通过形成磁通旁路路径来抑制，此磁通旁路路径能够抑制由于相邻磁极之间的定子电枢作用导致的磁通泄漏的量。此外，通过抑制由于电枢左右导致的磁通泄漏，能够实现高载荷期间最大扭矩的产生。结果，通过使用本专利技术的旋转电机作为电动车辆中电动机，运行模式期间的电力消耗能够大大地改善。 此外，本专利技术的旋转电机有这样一种结构，使得用于转子中磁体的磁通的路径由电枢电流抑制而无需改变永磁体的磁化状态。因此抑制比较容易，并且由于没有进行磁化/退磁，因此没有相关的能量损失。 【附图说明】 现在参照附图，附图形成本原始公开的一部分: 图1是示意图，示出关于第一实施例的旋转电机的结构； 图2是示意图,示出在无载荷状态下关于一实施例的旋转电机的磁通流； 图3是示意图，示出当q轴电流提供至关于一实施例的旋转电机的定子线圈时的磁通流； 图4是示意图，示出关于第一实施例的第一修改示例的旋转电机的结构； 图5是示意图，示出关于第一实施例的第二修改示例的旋转电机的结构； 图6是示意图，示出关于第一实施例的第三修改示例的旋转电机的结构； 图7是示意图，示出关于第一实施例的第四修改示例的旋转电机的结构； 图8是示意图，示出关于第五修改示例的旋转电机的结构； 图9是示意图，示出关于第二实施例的旋转电机的结构； 图10是解释性示意图，示出当磁场阻碍部件没有设置在第二实施例的旋转电机中时的磁通流； 图11是示意图，示出关于第三实施例的旋转电机的结构； 图12是示意图，示出关于第四实施例的旋转电机的结构； 图13是特性图，示出在一实施例中扭矩与流向定子线圈的电流之间的关系； 图14是特性图，示出在一实施例中扭矩常量与流向定子线圈的电流之间的关系。 【具体实施方式】 现在参照附图解释可变磁通型旋转电机的选定实施例。根据本公开内容对于本领域技术人员明显的是，实施例的下述描述仅提供用于说明而非用于限制由所附的权利要求以及其等价物限定的本专利技术 第一实施例 图1是示意图，示出关于第一实施例的旋转电机的结构。构成整个结构的四分之一的部分被示出。旋转电机的整个结构的其余四分之三中的其它每个四分之一以连续重复的方式重复所示出的四分之一。如图1所示，此旋转电机具有形成环形的定子11，以及形成为与所述定子11同心的圆形的转子12，以形成电动机或者发电机。 所述定子11具有定子铁芯14以及多个(例如，24个)齿51，齿由所述定子铁芯14向内突出。相邻齿51之间的空间称为槽52。定子线圈C缠绕在所述齿51上。所述定子铁芯14例如由层叠铁片形成。 所述转子12有转子铁芯13，其中所述转子铁芯13形成具有层叠铁片结构的圆柱形，此层叠铁片结构通过层叠由高磁导率的金属形成的铁片来制造。此外，在与所述定子11相对的转子13的周向边缘部分上，四个永磁体m(具体而言，四极结构)沿圆周方向相对于彼此以等间距设置，相邻永磁体的极性是相反的。在图1中，示出整个旋转电机的四分之一,并且因此仅有一个永磁体m被示出。 在所述转子铁芯13相对的部分上设置间隙，并且所述永磁体m通过嵌入这些间隙中而牢固地固定于所述转子铁心13。此外，所述转子12的径向方向是所述永磁体m的磁化方向。在此实施例中，每个永磁体m的几何中心作为d轴，并且q轴限定为处于与d轴成90°电角(在此实施例中，有四个磁极，因此该位置就机械角度而言为45° )。 所述转子12的外圆周为圆弧形，并且电间隙部分16形成于相邻磁极之间。通过形成这些间隙部分16，在所述转子铁芯13的外圆周部分上于相邻磁极之间的连续部分上相应于每个永磁体m形成两个磁通旁路路径3。具体而言，所述磁通旁路路径3设置在空气隙4附近，此空气隙4用作所述定子11与所述转子12之间的间隙部分。此外，宽度为A的窄的磁路2形成于所述永磁体m与所述间隙部分16之间。所述磁路2的宽度A被设置为小于所述磁通旁路路径3的宽度B。具体而言，所述定子11以及所述转子12相对于所述永磁体m如此设置使得A〈B的关系被设定。 因为所设置的A〈B的关系，与当经由所述磁路2朝着所述永磁体m的相对磁极侧泄漏时相比，由所述永磁体m发出的磁通当经由所述磁通旁路路径3朝着相邻永磁体的相对磁极侧泄漏时遇到更低的磁阻。穿过所述磁路2的磁通是从所述永磁体m的表面至所述永磁体m的后表面的泄漏磁通，并且泄漏磁通量几乎独立于电枢电流，因此构成了无价值的简单磁通损失。另一方面，穿过所述磁通旁路路径3的磁通可通过电枢电流受到抑制，并且因此根据机械的操作点，效率通过适当的抑制得以提高。 此外，沿d轴的磁阻被设置为小于沿q轴的磁阻。换言之，凸极特性得以产生，其中沿d轴方向的电感Ld以及沿q轴方向的电感Lq呈Ld>Lq的关系。 此外，对于所述永磁体m，厚度与矫顽场强度之间的关系由定子规格(特性)以及电源容量确定，并且能够通过逆电场(reversed electric field)磁化并且退磁d永磁体被用于所述永磁体m。 关于第一实施例的旋转电机的操作在下文中描述。图2是解释性示意图，示出当电流没有提供至缠绕在所述定子11的齿51上的定子线圈时的磁通分布。如图2所示，当电流没有提供时，由所述永磁体m发出的磁通的一部分21流向所述定子11，与所述定子线圈产生交连。此外，从所述永磁体m发出的磁通的其它部分I穿过两侧的磁通旁路路径3朝向相邻磁极泄漏。 由于此原因，容易抑制穿过所述磁通旁路路径3泄漏的磁通量。因此，当所述旋转电机在低载荷下操作时，所需的扭矩能够容易地通过抑制与所述定子线圈产生交连的磁通量的来产生。 图3是解释性示意图，示出当电流提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变磁通型旋转电机，包括：环形定子，包括缠绕在多个齿上的定子线圈；以及圆形转子，与所述定子同心并且在所述转子与所述定子之间限定出空气隙，并且所述转子包括设置于d轴磁路上的至少一个永磁体，磁场回路的形状相对于磁极中心基本上对称；所述定子与所述转子相对于所述至少一个永磁体设置以在处于或者低于所述定子和转子中的至少一个的芯体材料的磁饱和的范围内设定d(Kt(I))dI≥0的操作特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的电流，并且相应于由Tr＝KT×I表示的、作用在所述转子上的给定扭矩Tr，扭矩常量KT相对于所施加电流I的函数由KT＝Kt(I)表示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可变磁通型旋转电机，包括: 环形定子，包括缠绕在多个齿上的定子线圈；以及 圆形转子，与所述定子同心并且在所述转子与所述定子之间限定出空气隙，并且所述转子包括设置于d轴磁路上的至少一个永磁体，磁场回路的形状相对于磁极中心基本上对称； 所述定子与所述转子相对于所述至少一个永磁体设置以在处于或者低于所述定子和转子中的至少一个的芯体材料的磁饱和的范围内设定d (Kt (I) )dl^0的操作特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的电流，并且相应于由Tr = KTXI表示的、作用在所述转子上的给定扭矩Tr,扭矩常量KT相对于所施加电流I的函数由KT = Kt(I)表示。2.根据权利要求1所述的可变磁通型旋转电机，其中 从所述至少一个永磁体发出的磁通的分布具有特性d(Kt(I))/dI ^ O，使得所述定子以及所述转子相对于至少一个永磁体布置以设定随着电流的施加而减小的、在无载荷状态下所述至少一个永磁体的磁通向相反磁极的泄漏量以及取值比最小扭矩常量KTjnin大10%或者更多的最大扭矩常量KTjnax。3.根据权利要求1或2所述的可变磁通型旋转电机，其中 关于所述磁场回路的磁体磁通特性，所述定子以及转子相对于所述至少一个永磁体布置以设置用作磁通向相邻永磁体磁极泄漏的路径且设置在所述转子与定子之间的空气间隙附...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤崇，罗伯特洛伦茨，纳提利姆斯万，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，威斯康星校友研究基金会，
类型：发明
国别省市：日本;JP