具有磁场弱化构造的永磁电机制造技术

本发明专利技术涉及一种永磁电机(10)，包括：定子(20)，配置成适于产生时变磁场；转子(30)，布置在定子(20)内侧，包括提供恒定磁场的至少一个永磁体(40)；永磁体(40)由柔性材料制成；定子(20)配置成适于使转子(30)的恒定磁场与定子(20)的时变磁场协作而旋转转子(30)；转子(30)包括磁场弱化机械构造(50)，其配置成适于弱化永磁电机(10)的磁通；磁场弱化机械构造(50)支撑着永磁体(40)，并且包括凹坑(60)，所述凹坑配置成允许永磁体(40)借助于转子(30)的旋转提供的离心力而变形。提供的离心力而变形。提供的离心力而变形。

【技术实现步骤摘要】
具有磁场弱化构造的永磁电机


[0001]本专利技术涉及一种永磁电机，以及用于永磁电机的转子和用于这种转子的磁场弱化机械构造。

技术介绍

[0002]在永磁电机中，特别是永磁同步电机，可以通过一种称作磁场弱化的技术来提高电机的速度。当电机的磁场被弱化后，反电动势减小，从而更大的电流流经电枢绕组，这会增大电机的速度。换言之，磁场弱化将电机的工作范围扩展到恒功率弱磁方式。结果，电机的驱动扭矩
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速度操作范围增大了。总体而言，磁场弱化是利用定子电流部件对抗转子磁体产生的定幅值气隙磁通实现的。
[0003]然而，利用电流实现磁场弱化会导致铁芯中的损耗。结果，定子铜耗和铁损导致电机输出功率降低。

技术实现思路

[0004]因此，希望提供一种具有改进的磁场弱化能力的永磁电机。
[0005]本专利技术的这个的目的可通过请求保护的基本技术方案来实现，而附加的实施方式在附属技术方案中体现。
[0006]根据第一方面，这里提供了一种永磁电机，其包括：定子，配置成适于产生时变磁场；和转子，布置在定子内侧，包括至少一个永磁体，用以提高恒定磁场。永磁体由柔性材料制成。定子被配置成适于通过使得转子的恒定磁场与定子的时变磁场协作而旋转转子。转子包括磁场弱化机械构造，其配置成适于弱化永磁电机的磁通。磁场弱化机械构造支撑永磁体，并且包括凹坑，所述凹坑配置成允许永磁体借助于转子的旋转提供的离心力而变形。
[0007]将可变形永磁体支撑于磁场弱化机械构造中，允许永磁体在预定的空间中以预定形式变形，换言之在预定的凹坑中变形，使得永磁体能够在转子旋转造成的离心力作用下做三维运动。这允许针对电机更精确地定制磁场弱化，导致产生改进的旋转速度，以及减小的电磁损耗。
[0008]这里使用的表述“永磁体变形”，涉及到永磁体的属性允许永磁体改变其形状。换言之，外力，优选为离心力，引起永磁体的形状变化。
[0009]优选地，磁场弱化机械构造被配置成允许永磁体基于转子旋转提供的离心力的幅值而变形。
[0010]优选地，转子布置在定子的径向内侧。
[0011]一般而言，电机中的体积温度分布不是各处均匀的。也就是说，由于永磁同步电机中的对流冷却的端部绕组比定子的传导冷却的中间轴向段温度高，转子中的磁体也是在端部区域中温度较高。因此，永磁体承受不同的温度，取决于它们的轴向位置。因此，它们将感应不同的磁通量，取决于它们在转子中的轴向位置。通过使永磁体变形，在转子期望的轴向段更强烈的磁场弱化被提供。
[0012]随着转子的旋转速度增加，沿离心力方向作用于所述至少一个永磁体的离心力也增加。结果，随着转子的旋转速度增加，可变形永磁体趋向于沿离心力方向变形。磁场弱化机械构造的凹坑允许永磁体基于离心力产生定制的变形。
[0013]优选地，永磁电机为永磁同步电机。然而，本专利技术的范围也可以扩展到其它电机类型。
[0014]优选地，永磁体的形状的变化是沿离心力方向指向的。进一步优选地，允许沿着通过磁场弱化导致最高电机效率的方向实现永磁体的形状的变化。
[0015]优选地，永磁体，特别是永磁体的变形，是被动控制的。换言之，由于转子的旋转提供的离心力，至少一个永磁体被以有利的方式自我对正，特别是其磁极。
[0016]结果，磁场弱化电流不再需要了，避免了磁场弱化电流造成的损耗作用。
[0017]此外，磁场弱化构造被定制以适应于电机的性能。具体地讲，凹坑的形状被预先设定，换言之定制，以适应于电机的性能。结果，由于电机的旋转产生的离心力，永磁体自动地自我定位。结果，可以省略基于复杂致动器的磁场弱化构造的主动控制。
[0018]凹坑的形状、并且因此磁场弱化构造被配置成允许永磁体具有预先设定的变形自由度。取决于应用，换言之电机的性能，凹坑允许永磁体仅具有局部变形能力。
[0019]优选地，永磁体的变形为沿扭转方向的扭转。
[0020]例如，磁场弱化机械构造被配置成允许永磁体仅有中间段能够借助于离心力而沿离心力方向变形。
[0021]例如，磁场弱化机械构造被配置成适于允许永磁体仅有至少一个端部段借助于离心力而变形。
[0022]制成永磁体的柔性材料优选地包括铝和铁素体。铝的杨氏模量为69，铁素体的杨氏模量为4
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5.5。因此，允许沿三维方向相对小的形状变化的永磁体可以设计出来。取决于应用，不同的材料成分或合金，具有不同的杨氏模量，可以设计出来，特别是基于转子的预期的旋转速度和永磁体所需的柔性。
[0023]结果，磁场弱化机械构造允许实现机械磁场弱化效果，换言之磁场弱化特征，容易针对电机而定制。
[0024]在电机操作期间，永磁体基于所施加的离心力自动地变形，其中不需要复杂的主动控制。
[0025]如此，一种配备磁场弱化构造的改进的永磁电机被提供。
[0026]在优选实施方式中，永磁体的凹坑的形状取决于磁场弱化机械构造的期望的磁场弱化性能。
[0027]优选地，在制造磁场弱化机械构造时，约束永磁体的凹坑的形状被预先设定。
[0028]优选地，控制逻辑可以被添加，以便计入电机使用中的老化和污染因素。进一步优选地，可以包括针对个体应用，通过改变凹坑形状，来更新所需磁场弱化的服务。
[0029]期望的磁场弱化性能是指期望将电机的磁场弱化到什么程度，这取决于转子的旋转速度。基于磁场弱化机械构造的期望的磁场弱化性能，磁场弱化机械构造被设计，换言之定制。
[0030]结果，凹坑的形状被相应地配置以允许永磁体变形，特别是沿离心力方向，即当转子旋转时离心力作用的方向。凹坑的形状优选限定了变形的形式，永磁体被允许实现，例
如，绕永磁体的轴线扭转或弯曲永磁体，以调节磁极矢量定向。凹坑的形状优选地配置成允许永磁体的一些部分变形。
[0031]磁场弱化机械构造允许针对电机实现机械磁场弱化效果，从而容易定制以适应于电机。
[0032]如此，一种配备磁场弱化构造的改进的永磁电机被提供。
[0033]在优选实施方式中，永磁体的柔性取决于磁场弱化机械构造的期望的磁场弱化性能。
[0034]优选地，在制造永磁体时，永磁体的柔性被预先设定。
[0035]此外，永磁体的柔性由用于制造永磁体的材料的类型确定。永磁体的柔性越大，当离心力施加于永磁体时，永磁体越容易变形。
[0036]结果，磁场弱化机械构造允许针对电机实现机械磁场弱化效果，从而容易定制以适应于电机。
[0037]如此，一种配备有磁场弱化构造的改进的永磁电机被提供。
[0038]在优选实施方式中，磁场弱化构造的磁场弱化性能取决于预期的电机温度和/或预期的电机旋转速度。
[0039]预期的电机温度优选地包括在电机操作期间预期的转子温度、并且还包括预期的永磁体温度。
[0040]预期的电机旋转速度包括操作期间电机的旋转速度范围，特别是电机的最大旋转速度。
[0041]结果，磁场弱化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机(10)，包括：定子(20)，配置成适于产生时变磁场；转子(30)，布置在定子(20)内侧，包括提供恒定磁场的至少一个永磁体(40)；所述永磁体(40)由柔性材料制成；所述定子(20)配置成适于通过使转子(30)的恒定磁场与定子(20)的时变磁场协作而使得转子(30)旋转；所述转子(30)包括磁场弱化机械构造(50)，所述磁场弱化机械构造配置成适于弱化永磁电机(10)的磁通；所述磁场弱化机械构造(50)支撑永磁体(40)，并且包括凹坑(60)配置成允许永磁体(40)借助于转子(30)的旋转提供的离心力而变形。2.如权利要求1所述的电机，其中：凹坑(60)的形状取决于磁场弱化机械构造(50)的期望的磁场弱化性能。3.如前述权利要求中任一项所述的电机，其中：永磁体(40)的柔性取决于磁场弱化机械构造(50)的期望的磁场弱化性能。4.如权利要求2或3所述的电机，其中：磁场弱化构造(50)的磁场弱化性能取决于电机(10)的应用温度和/或旋转速度。5.如前述权利要求中任一项所述的电机，其中：所述永磁体(440)包括由柔性涂层(442)围绕的多个永磁体单元(441)。6.如权利要求1
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4中任一项所述的电机，其中：所述永磁体(540)包括：多个永磁体单元(541)，第一柔性支撑层(542)，和第二柔性支撑层(543)；所述多个永磁体单元(541)布置在第一柔性支撑层(542)和第二柔性支撑层(543)之间。7.如前述权利要求中任一项所述的电机，其中：所述至少一个永磁体(40)包括长度方向和宽度方向，所述长度方向沿着所述至少一个永磁体(40)的长度，所述宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：