同步磁阻电机制造技术

描述了一种同步磁阻电机，并且包括定子和转子，定子包括多个电绕组，转子设置在形成于定子内的圆柱形空隙中。转子包括组装到轴上的多个钢叠片，其中该轴限定了纵向轴线。每个钢叠片包括多个极，并且每个极包括布置在外周附近的多个槽。钢叠片的槽纵向地对齐。由各向异性材料组装而成的多个堆叠布置在所述槽中。

Synchronous reluctance motor

A synchronous reluctance machine is described and includes a stator and a rotor including a plurality of electrical windings arranged in cylindrical voids formed in the stator. The rotor includes a plurality of steel laminations assembled to the shaft, wherein the shaft defines a longitudinal axis. Each steel stack includes a plurality of poles, and each pole includes a plurality of slots disposed around the periphery. The groove of the steel laminations is aligned longitudinally. A plurality of stacks assembled from anisotropic materials are disposed in the slots.

【技术实现步骤摘要】
同步磁阻电机
本公开涉及同步磁阻电机，并且更具体地涉及一种用于这种电机的转子组件。
技术介绍
磁阻电机通常包括可旋转地设置在定子内的转子，其中定子通常包括多个绕组和具有交替极性的磁极，并且转子由钢或其他铁质材料制成且优选地包括一个或多个固有极。转子由诸如软铁的铁磁材料制成。通过磁阻现象产生转矩，其中控制器控制定子以产生旋转磁场，该旋转磁场在转子中感应出磁场，并且这两个磁场的相互作用在转子上产生转矩。同步磁阻电机可具有相等数量的定子极和转子极。转子上的突起可以布置成引入内部磁通壁垒，即，引导磁通量沿着d轴的孔。通常，在最大磁阻方向上的轴被称为直接轴或d轴，并且在直接轴前方90度的轴被称为正交轴或q轴，其具有最小磁阻。极数已知为4和6。当转子极之间的空间或槽口与定子极相对时，电机的磁路具有低磁阻，但是当转子极与定子极对准时，磁路具有高磁阻。当对定子极对激励时，最近的转子极对将被拉动成与通电的定子极对准，以使通过电机的磁阻路径最小化。通过顺序地激励定子极，可以进行旋转运动，以使转子步进到下一个被激励极。同步磁阻电机被设计为利用供应给定子绕组的受控频率下的交流电来运行。转子具有多个固有极，以在电机的磁路中产生取决于转子的角位置的可变磁阻。这些固有极可通过沿着转子的长度铣削轴向槽而产生。
技术实现思路
描述了一种同步磁阻电机，并且包括定子和转子，定子包括多个电绕组，转子设置在形成于定子内的圆柱形空隙中。定子包括组装到轴上的多个钢叠片，其中该轴限定了纵向轴线。每个钢叠片包括多个极，并且每个极包括布置在外周附近的多个槽。钢叠片的槽纵向对齐。由各向异性材料组装的多个堆叠布置在槽中。从下面结合附图对用于执行如所附权利要求中限定的本教导的一些最佳模式和其他实施例的详细描述中，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。附图说明现在参考附图借助于示例描述一个或多个实施例，附图中：图1示意性地示出了根据本公开的包括形成圆柱形空隙的环形定子的同步磁阻电机的截面图，同轴转子插入该圆柱形空隙中；图2示意性地示出了根据本公开的参考图1所描述的同步磁阻电机的包括极装置的单个叠片的单极部分的截面图，该极装置包括设置在其外周附近的多个槽，其中各向异性堆叠插入所述槽中；图3示意性地示出了根据本公开的各向异性堆叠的第一实施例的透视图，其包括由穿插有非磁性隔片的多个各向异性叠片构成的叠片组；图4示意性地示出了根据本公开的各向异性堆叠的第二实施例的透视图，其包括由多个各向异性叠片组成的叠片组，每个叠片具有用作磁通壁垒的多个空隙；以及图5示意性地示出了根据本公开的各向异性堆叠的第三实施例的透视图，其包括由多个各向异性叠片组成的叠片组。具体实施方式现在参考附图，其中描述仅是为了说明某些示例性实施例的目的，而不是为了限制本专利技术的目的，图1示意性地示出了同步磁阻电机10的截面图，该电机包括形成圆柱形空隙的环形定子12，同轴转子20插入该空隙中，在定子12和转子20之间形成有空气间隙14。转子20包括具有端部的可旋转轴26，端部延伸穿过形成于定子12的端盖中的孔，其中布置有适当的安装和支承装置。轴26限定了纵向轴线，径向线正交于纵向轴线而延伸。定子12容纳沿圆周布置的多个电绕组(未示出)。电绕组电连接到合适的装置，例如逆变器，电绕组可以由控制器控制以产生旋转电场，该旋转电场感应出邻近转子20的磁场，以在转子20中产生机械转矩。可以控制电机10作为转矩电机和/或发电机操作。同步磁阻电机10的总体操作对于本领域技术人员是已知的，因此这里不再详细描述。转子20由多个盘状叠片22构成，盘状叠片层由各向同性钢或诸如压缩铁粉的其它铁磁材料制成。多个叠片堆叠并以压配合或其它方式固定地组装到轴26上以与其一致地旋转。转子20包括多个极部25，这些极部围绕转子轴26优选地以相同的预定间隔周向地定位。单个叠片22的一个极部25参考图1示出，并且参考图2另外详细地示意性地示出。转子20的实施例可以具有两个极部25、四个极部25、六个极部25、八个极部25或任何其它合适数量的极部25。转子20优选地制造为使得磁导率在d轴28的方向上较低(即增加的磁阻)，并且在q轴29的方向上较大(即降低的磁阻)。磁阻电机的操作原理基于在空气间隙14中的可变磁阻、在q轴29方向上的低磁阻和在d轴28方向上的高磁阻的存在。转子20的单个叠片22的极部25包括极装置30，极装置包括布置在其外周附近的设置在如图所示的层31a、31b、31c和31d中的多个槽31，其中层31a、31b、31c和31d相对于外周边24限定。示出了四个层，但是可以采用任何数量的层。当多个叠片22组装到轴26上时，槽31对齐并且平行于由轴26限定的纵向轴线布置。每个极装置30限定d轴28和q轴29，其中d轴28与磁极的中心对齐，而q轴29与d轴28正交并且与转子的两个磁极的中点对齐。d轴28表示具有最低电感的方向，而q轴29表示具有最大电感的方向。因此，存在与每个极装置30相关联的d轴28和q轴29。凸极比定义如下：ξ，＝Lq/Ld其中ξ是凸极比Ld是沿着d轴28的电感，并且Lq是沿着q轴29的电感。如本领域技术人员所知的，同步磁阻电机的性能随着凸极比的增大而提高。各向异性堆叠36插入槽31中。各向异性堆叠36之一的面部38被识别，并且表示各向异性堆叠36的在转子20的任一端上可见的部分。与每个层31a、31b、31c和31d相关联的所有槽可以是空隙34，或者与层31a、31b、31c和31d中的一个或多个相关联的所有槽可以包含各向异性堆叠36。如图所示，层31a和31b的槽31保留空隙34，并且层31c和31d的槽31包含各向异性堆叠36。图3示意性地示出了各向异性堆叠36的第一实施例，其包括由穿插有非磁性隔片46的多个各向异性叠片44构成的叠片组42。表示出了各向异性堆叠36的面部38和叠片轧制方向40，其中各向异性叠片44轴向地层叠。各向异性材料是沿着不同轴显示出不等物理性质的材料。本文所述的各向异性叠片44优选地显示出与在加工时根据材料的轧制方向而变化的磁芯损耗和感应磁导率有关的磁性能。具体地，与材料的正交方向相比，本文所述的各向异性叠片44优选地显示出降低的磁芯损耗和在轧制方向上增加的感应磁导率。在一个实施例中，多个各向异性叠片44可以由晶粒取向的钢材料制成。在一个实施例中，晶粒取向的钢材料包括通过冷轧处理的铁-硅磁性合金，其用于实现与磁芯损耗和感应磁导率相关的优选磁性能。可替换地，多个各向异性叠片44可以由采用快速凝固工艺形成的非晶态金属合金制成。示出了对于多个各向异性叠片44而言的叠片轧制方向40，以及当各向异性堆叠36插入转子20中时转子20的优选的主要的d轴28和q轴29。非磁性隔片46可以通过在各向异性叠片44的表面上的氧化物沉积来制成，或者可以由铝或氧化铝制成，或者包括两者，这取决于所需的厚度。考虑到磁性能、磁导率、温度，转矩产生和其它因素，各向异性堆叠36和非磁性隔片46的厚度优选地在模拟电机负载条件下利用电机模拟来确定。还示出了各向异性堆叠36的深度50，并且表示各向异性堆叠36突入到转子20的槽31中的长度。优选地，并且如图所示，各向异性堆叠36的低磁阻轴线与转子20的q轴29对齐，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步磁阻电机，包括：定子，其包括多个电绕组；转子，其设置在形成于所述定子内的圆柱形空隙中，并且包括组装到轴上的多个钢叠片，其中，所述轴限定纵向轴线，其中，每个所述钢叠片包括多个极，并且其中，每个所述极包括布置在外周附近的多个槽，并且其中，所述钢叠片的槽纵向地对齐；以及多个堆叠，其由各向异性材料组装而成并且布置在所述槽中。

【技术特征摘要】
2016.02.05 US 62/291872;2016.05.04 US 15/1459161.一种同步磁阻电机，包括：定子，其包括多个电绕组；转子，其设置在形成于所述定子内的圆柱形空隙中，并且包括组装到轴上的多个钢叠片，其中，所述轴限定纵向轴线，其中，每个所述钢叠片包括多个极，并且其中，每个所述极包括布置在外周附近的多个槽，并且其中，所述钢叠片的槽纵向地对齐；以及多个堆叠，其由各向异性材料组装而成并且布置在所述槽中。2.根据权利要求1所述的同步磁阻电机，其中，由各向异性材料组装而成的所述多个堆叠以相对于所述纵向轴线的轴向方向设置在所述槽中。3.根据权利要求1所述的同步磁阻电机，其中，由各向异性材料组装而成的每个所述堆叠包括堆叠，所述堆叠包括由晶粒取向的钢材料制成的多个叠片，其中，所述多个叠片的晶粒取向的钢材料沿着公共轴线对齐。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·C·斯坦库，P·J·萨瓦吉安，K·M·拉哈曼，N·R·帕特尔，R·T·道西，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US