电机、用于电机的定子和交通工具制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电机(M)的定子(S)，所述电机具有转子(L)。定子(S)具有定子极(SP)。定子极(SP)的至少一部分分别具有磁极绕组(W)以及永久磁体单元(PME)。当在磁极绕组(W)上施加电压或者在磁极绕组(W)中通入电流时，通过永久磁体单元(PME)造成的第一磁通量被第二磁通量叠加。在永久磁体单元(PME)中设置有留空部(AN)，所述留空部朝向转子(L)。此外，本发明专利技术涉及一种具有根据本发明专利技术的定子(S)的电机(FSM)，其中转子(L)设计为用于改变磁路(KM)的磁阻，所述磁路伸展穿过定子(S)的定子极(S)的永久磁体单元(PME)。此外，本发明专利技术涉及一种具有根据本发明专利技术的定子(S)或根据本发明专利技术的电机(FSM)的交通工具(FZ)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机、用于电机的定子和交通工具
本专利技术涉及一种用于电机的定子，所述电机具有转子，其中定子具有定子极。定子极的至少一部分分别具有磁极绕组(定子极的绕组)以及永久磁体单元。当在磁极绕组上施加电压或者在磁极绕组中通入电流时，通过永久磁体单元造成的第一磁通量被第二磁通量叠加。电机能够是电动机和/或发电机。与此无关地，电机能够是旋转电机或直线电机(即例如线性电动机和/或线性发电机)。永久磁体单元是定子极的部件，所述部件(在定子的横向平面中)具有至少一个或至少两个永久磁体。即使出于概览原因在下文中不详细描述下面的变型形式，本专利技术也涉及电机的定子，其中在权利要求中要求保护的定子(例如关于交通工具车身)可运动地(替代位置固定地)例如可转动地设置，而转子位置固定地(替代可运动地)设置。此外，当为旋转电机时，转子也能够称作为旋转体。下面，不单独地考虑直线电机，而是将其理解成旋转电机，这通过对这种情况假设如下内容来实现：转子直径近似无穷大。此外，本专利技术涉及一种电机，所述电机具有定子和转子，所述转子设计为用于：根据转子位置改变磁路(磁回路)的磁阻，所述磁路伸展穿过定子的定子极的永久磁体单元。此外，本专利技术涉及一种交通工具，所述交通工具具有根据权利要求1的前序部分所述的定子或具有根据权利要求9的前序部分所述的电机。交通工具例如能够是电动车、混合动力车、船舶、飞行器和/或陆地车辆(尤其载客汽车、载重汽车、轨道车辆、建筑机械或农业机械)。与此无关地，根据本专利技术的定子也能够是如下机器的一部分，所述机器不是交通工具，而例如是家用电器、加热或空调设施、生产机器、可电驱动的工具或机床的一部分。
技术介绍
对于交通工具应用，例如皮带传动的起动器/发电机，需要具有尽可能高的功率密度的电机，所述电机可尽可能低成本地制造。对于具有高的转速(例如大于20000转/min)和高的皮带传动比的运行，例如具有永久磁体的磁通开关电机(fluxswitchingmachine(FSwM))能够是适当的。当转速应进一步提高时，在高于特征速度时(如在永久磁体励磁的同步机中)，在磁通开关电机中，永久磁体的磁场也必须被削弱。这通过Shen，J.-X，Fei，W.-Z的“PermanentMagnetFluxSwitchingMachines-Topologies,AnalysisandOptimization(永磁开关机的拓扑结构，分析和优化)”，第四届电力工程、能源与电气国际会议(FourthInternationalConferenceonPowerEngineering,EnergyandElectricalDrives)(POWERENG),Istanbul,2013年五月13-17日来确定，其中提到如下需求：在永久磁体磁通开关电机中可影响主磁通量。然而，在已知的磁通开关电机中，通过将电流通入到磁极绕组难于实现足够地削弱通过永久磁体产生的通量。在场削弱区域中运行时(即在特征速度之上以减小的转矩运行时)，磁通开关电机以减小的电流强度和相应的电流角运行。因此，至少在定子的子区域中，通过永久磁体产生的磁通量超过通过对磁极绕组通电流产生的磁通量。由此，得到的总磁通量甚至在交流电的峰值处不一定仅构成伸展穿过所述磁极绕组的磁力线。此外，磁通量在散射路径上构成(例如经由气隙在转子齿之间构成)。因为在磁通开关电机的常见构造中，伸展穿过相应的永久磁体、但是不穿过相关的磁极绕组的磁路(磁短路)的磁阻至少对于永久磁体的子区域在特定的转子位置中小于其他磁路的磁阻，所述其他磁路不仅伸展穿过相应的永久磁体，而且也穿过相关的磁极绕组。这称作为杂散磁通。因此，根据转子位置存在，永久磁体的所述子区域的磁场不与磁极绕组链接，而是绕过相关的磁极绕组(因此关于磁极绕组在磁短路上伸展)。因此，由相应的永久磁体产生的磁通量通常不以期望的程度被由磁极绕组产生的磁通量补偿。换言之：由相应的永久磁体造成的磁场不能够容易地通过由磁极绕组造成的磁场足够地补偿。与转子位置相关的短路无关地，能够存在较小的定子内部的磁短路，所述磁短路(虽然存在其磁负面影响)可能被容忍，例如以便借助于内部和/或外部接片改进或简化定子的构造。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种磁通开关电机，所述磁通开关电机的主磁通能够借助于将电流通入到磁极绕组中而被足够好地削弱，使得磁通开关电机的场削弱区域扩大并且所述磁通开关电机也能够以较高的转速(例如大于20000转/min)运行。所述目的借助一种定子来实现，所述定子包括权利要求1的特征。此外，所述目的借助根据权利要求9的电机和根据权利要求10的交通工具来实现。专利技术构思的有利的改进方案是从属权利要求的主题。用于具有转子的电机的根据本专利技术的定子具有定子极。定子极的至少一部分对于每个定子极分别具有磁极绕组(定子极的绕组)以及永久磁体单元。当在磁体绕组上施加电压时或者当在磁体绕组中通入电流时，通过永久磁体单元造成的第一磁通量被第二磁通量叠加。在永久磁体单元中设置有留空部，所述留空部朝向转子。留空部也能够是凹部或者称作为凹部。通过留空部至少部分地避免，当转子的齿(转子齿)处于永久磁体单元的区域中时，齿能够闭合磁路(磁回路)，所述磁路的场线在永久磁体单元的朝向转子的侧面上离开永久磁体单元。附图说明包含所述真实情况的详细阐述。留空部的其他优点能够在于，所述留空部能够有助于，有针对性地影响和减小不对称的磁力(unbalancedmagneticforces，UMF)，所述不对称的磁力在转子齿和定子齿的比值特定的磁通开关电机中出现。根据本专利技术的电机具有定子和转子。转子设计为用于，在至少一个第一转子位置区域中闭合第一磁路，其中定子极的永久磁体单元将定子极的磁极绕组沿第一方向磁化。此外，转子设计为用于，在至少一个第二转子位置区域中闭合第二磁路，其中永久磁体单元将定子极的磁极绕组沿第二方向磁化，所述第二方面与第一方向相反。定子是根据本专利技术的定子。与此相关地，根据本专利技术的交通工具具有根据本专利技术的定子或根据本专利技术的电机。尤其有利的是，永久磁体单元在定子的横向中具有第一和第二永久磁体，所述第二永久磁体与第一永久磁体磁同向地串联设置，其中两个永久磁体在串联电路中借助于软磁性的中间区段彼此磁连接，其中留空部设置在软磁性的中间区段中。在所述永久磁体单元中在两个永久磁体之间设置有软磁性的中间区段，通过使用该永久磁体单元，整个永久磁体单元不需要由硬磁性的材料构成，所述硬磁性的材料通常比软磁性的材料更贵。因此，能够节约昂贵的硬磁性的材料。当今可用于永久磁体的材料一方面能够比更早应用的硬磁性的材料贵很多，但是另一方面具有如下优点：其矫顽场强大至，使得当永久磁体单元仅部分地由永久磁体材料构成时，足以用于磁体开关电机的功能。永久磁体单元的其余的(通常更大的)部分能够由成本更低的软磁性的材料构成。这适用于本专利技术的全部实施方式。本专利技术的多个可能的实施变型形式中的一个提出，永久磁体单元的留空部在软磁性的中间区段的整个侧面上延伸，所述侧面朝向转子。通过在软磁性的中间区段的整个侧面上增大的气隙厚度，能够部分地避免：各个转子齿(当其环周区段长度(即气隙处的齿宽度)比各个永久磁体沿切向方向的厚度更宽时)能够将各个永久磁体(即所述永久磁体)的磁场直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电机(FSM)的定子(S)，所述电机具有转子(L)，其中所述定子(S)具有定子极(SP)，其中所述定子极(SP)的至少一部分分别具有磁极绕组(W)以及永久磁体单元(PME)，其中当在所述磁极绕组(W)上施加电压或在所述磁极绕组(W)中通入电流时，通过所述永久磁体单元(PME)造成的第一磁通量被第二磁通量叠加，其特征在于，在所述永久磁体单元(PME)中设置有留空部(AN)，所述留空部朝向所述转子(L)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.16 DE 102014226129.51.一种用于电机(FSM)的定子(S)，所述电机具有转子(L)，其中所述定子(S)具有定子极(SP)，其中所述定子极(SP)的至少一部分分别具有磁极绕组(W)以及永久磁体单元(PME)，其中当在所述磁极绕组(W)上施加电压或在所述磁极绕组(W)中通入电流时，通过所述永久磁体单元(PME)造成的第一磁通量被第二磁通量叠加，其特征在于，在所述永久磁体单元(PME)中设置有留空部(AN)，所述留空部朝向所述转子(L)。2.根据上一项权利要求所述的定子(S)，其特征在于，所述永久磁体单元(PME)具有第一永久磁体(PM1)和第二永久磁体(PM2)，所述第二永久磁体与所述第一永久磁体(PM1)磁同向地串联设置，其中两个所述永久磁体(PM1，PM2)在串联电路中借助于软磁性的中间区段(ZS)彼此磁连接，其中所述留空部(AN)设置在软磁性的所述中间区段(ZS)中。3.根据上一项权利要求所述的定子(S)，其特征在于，所述留空部(AN)在软磁性的所述中间区段(ZS)的整个侧面(B)上延伸，所述侧面朝向所述转子(L)。4.根据上述权利要求中任一项所述的定子(S)，其特征在于，所述留空部(AN)在所述定子(S)的横向平面(TE)中具有矩形的或梯形的横截面。5.根据上述权利要求中任一项所述的定子(S)，其特征在于，所述留空部(AN)的开口(OE)朝向所述转子(L)的方向逐渐缩窄和/或扩宽。6.根据上述权利要求中任一项所述的定子(S)，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·布维耶，彼得·皮塞克，安德烈亚斯·施密德霍费尔，
申请(专利权)人：麦格纳动力系有限两合公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT