[发明专利]旋转电机、特别是用于机动车的起动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，特别是用于机动车的起动器。

背景技术

专利EP-B1-985334描述了一种起动器，包括设置有多个磁极的定子，该多个磁极设置在架子的内圆周表面上。每个磁极由永磁体形成，以径向地呈现北极和南极，该永磁体由磁化铁氧体(magnetised ferrite)制造。辅助磁体可被设置在上述磁体之间。这些辅助磁体由铁氧体制造并被磁化，以圆周地呈现北极和南极。每个辅助磁体和架子之间设置有空间。这种设置可减少磁漏。

已经确定的是，在电刷式直流电机、特别是在非常低的电压中具有高强度磁通势(magnetomotive force)(mmf)和超过1kW输出的起动器中，强电枢磁反应(armature magnetic reaction)可造成电机性能下降。在一些情况下，电刷的角位移和/或补偿线圈(bucking coil)或辅助换向(commutation)的线圈被用于减轻与电枢磁反应有关的不利影响。电刷的角位移仅对预定强度的电流是最佳的。另外，上述补偿线圈通常是庞大的。

此外，通过名为“The application of Halbach cylinders to brushless ACservo motors”，K.Atallah和D.Howe，IEEE Transactions On Magnetics，Vol.34，No.4，1998年7月的论文已知，无刷式电机中气隙中感应强度(induction)相对于电角度(electrical angle)的变化是正弦的。论文“New concept ofpermanent magnet excitation for electrical machines，Analytical and numericalcomputation”，M.Marinescu和N.Marinescu，IEEE Transactions On Magnetics，Vol.28，No.2，1992年3月提到无槽类型电机中的磁化，磁激励在电机的转子或其定子上。

发明内容

本发明特别地用于提供一种改进的，特别是高性能旋转电机。

本发明的目的因此在于一种直流旋转电机，特别用于机动车起动器，该电机包括：

-定子，包括永久磁化的磁化结构，该磁化结构沿(in line)定子的圆周布置并被设置来产生感应磁场，

-转子，其在电机运行期间，在磁化结构和转子之间的在英语中所谓的air gap(气隙)中产生电枢磁反应，

-一套电刷，被设置为可通过转子部分中电流的换向给转子供电，

该电机的特征在于：

-磁化结构包括至少第一类型扇区，该第一类型扇区具有磁化矢量，该磁化矢量以径向方向限定一角度，该角度在沿磁化结构的圆周移动时变化，该扇区的磁化至少局部地具有与定子的径向和直辐射方向不同的方向，气隙中关联于磁化结构的该扇区的感应磁场和转子电枢磁反应包括异号的法向分量，由磁化结构的该扇区产生的感应磁场被选择，以便至少局部地削弱或甚至消除电枢磁反应的不利影响，并且在于

-磁化结构包括至少一个第二类型扇区，该第二类型扇区具有磁化矢量，该磁化矢量以定子径向方向限定一角度，该角度在沿磁化结构的圆周移动时大致恒定，气隙中与磁化结构的该扇区关联的感应磁场和电枢磁反应具有同号的法向分量。

定子，特别是磁化结构，有利地不具有由软磁材料制造的部分，该由软磁材料制造的部分可被磁场透过并用于通量集中和磁通量的分流(进一步地在英语中叫做shunt(分路器)的部分)。

根据本发明的磁化结构优选地包括由硬磁材料制造的磁体，磁场不可透过该磁体。

由于本发明，在空载时，不考虑气隙中存在的其他场，例如电枢磁反应，由定子的磁化结构产生的感应磁场具有在电枢磁反应的作用与磁化结构的作用相反的(各法向分量异号)的位置处引起感应作用(contribution)(通过磁通量集中)的分布(profile)。

此外，特别地在磁化结构的作用和电枢磁反应的作用相互叠加的位置处，感应作用局部地减少或甚至不存在。

通过合成磁场的分布，可优化电机的电磁转矩并从而优化其性能。

这可例如借助麦克斯韦应力张量解释，使切向应力产生的麦克斯韦应力张量(Maxwell stress tensor)可以积分∫B_n(θ).H_t(θ).dθ表示(在负载情况下，也就是有电枢反应的情况下)。