[发明专利]用于旋转电机的具有质量减小的极间结构的转子

说明书

技术领域

本发明大体涉及旋转电机。

更特别地，本发明涉及交流发电机或交流发电机起动器类型的旋转电机，该旋转电机被设计用于机动车。

更特别地，本发明涉及旋转电机，该旋转电机的转子包括一个或多个励磁线圈、磁极和放置在磁极之间的永磁体。由于该设置，该磁体已知为极间(interpolar)磁体。

背景技术

典型地，转子具有爪式结构。该类型的结构包括两个相对的交叠的(imbricated)极轮，每个极轮包括爪。每个极轮的爪沿另一个极轮的方向延伸。另外，每个爪被插在相对极轮的两个连续爪之间。另外，转子包括磁性部件，并且励磁线圈绕电机的旋转轴缠绕。

转子位于定子内部。当旋转电机运行时，转子绕其轴线旋转，并且磁流通过经由定子的绕组通过在各自极性相反的相邻磁极之间流通。放置在爪构成的磁极之间的磁体被用于防止磁流不经由定子直接从一个磁极通过到另一个磁极。

事实上，该不经由定子从一个磁极通过到另一个磁极的流量泄漏影响输出，并降低旋转电机的功率性能。事实上，不经由定子通过而直接从一个爪通过到另一个爪的流量不参与电机的运行。极间磁体的使用可限制该泄漏。

大致平行六面体形式的极间磁体是已知的。每个磁体被放置在转子的两个相邻的爪之间，每个爪分别属于两个极轮中的一个。这些极间磁体通过钩子或通过两个沟槽(或轴肩)保持，每个钩子或沟槽(或轴肩)被设置在爪的之间定位有磁体的相对侧向边缘的一个中。

在第一种情况下，磁体可以具有减小的尺寸，但该磁体由于离心力趋向于移动，因为钩子不保证最佳的固定。

在两种情况下，磁体必须具有足以充满整个极间间隙的体积，并且可以被加工有肋状物，该肋状物被设计为与极爪上的沟槽协作。这增加了机器的成本，因为该磁体是昂贵的。

在旋转电机必须提供高功率密度的应用中，使用大量该磁体是必要的。

由于制造该极间磁体的原材料的成本，该极间磁体占据了转子成本的大部分，该原材料例如稀土或铁氧体(ferrite)。因此，该磁体的设计需要改进。特别地，优化该磁体的几何形式是必要的，以便确保全部磁体的质量对其功能是有用的，同时保证良好的机械强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有极间磁性组件的转子，该极间磁性组件包括磁体，该磁性组件具有减小的尺寸并被固定在极爪的侧向沟槽(或轴肩)中。

根据本发明的转子是旋转电机的转子，该转子被设计为可绕轴线旋转，并且定子可围绕该转子设置。该转子包括两个极轮，每个极轮具有沿轴向方向延伸的一系列极爪。这些爪在垂直于轴线的平面上具有大致是梯形的横截面，并从极轮的外径向端部沿另一个极轮的方向延伸。极轮被设置以使极轮的每个爪位于另一极轮的两个连续极爪之间。另外，转子包括分别设置在极间间隙中的磁性组件，并且每个磁性组件包括至少一个磁体。在径向横截面平面上，转子具有磁性组件部分的第一总磁体表面，该第一总磁体表面小于第二表面，该第二表面由磁性组件的面对爪的面的径向高度和极间间隙中极爪之间的圆周距离的乘积限定。其特征在于，磁体具有沿轴向方向延伸的第一凹部。

因此，可以减少对于限制极爪之间磁流泄漏所必要的磁体质量。事实上，在保持允许与爪良好接触的磁性组件的尺寸的同时，无用的磁体体积被消除。因此可以通过磁体的减小的质量保证相同的功能。

磁体包括突起，该突起在极间间隙中径向地向着转子的外径向端部延伸超过沟槽，但不超过极爪的外表面的径向位置。沟槽(或轴肩)的形成意味着爪的设置有沟槽的部分与相邻的爪直接相对，而不暴露于磁体。该部分是爪的外径向部分，并且通常已知为“唇部”。尽管存在极间磁体，磁流泄漏持续在转子的两个相邻爪的各自的唇部之间。因此，磁性组件形成唇部间磁流直接通过而不经由定子通过的磁障(magnetic obstacle)，该唇部由转子的两个相邻爪的沟槽形成。突起使磁流沿定子的方向返回。这可使该磁流参与旋转电机的定子绕组中感生流，并从而改善其输出。

磁体可以具有圆周宽度，该圆周宽度为转子的爪的外径向端部和定子的内径向端部之间的径向距离的18至22倍。例如，对于转子的爪的外径向端部和定子的内径向端部之间的径向距离0.325毫米，磁体的宽度优选地为5.85至7.15毫米。

例如，可以设置磁体具有为转子的爪的外端部和定子的内端部之间的径向距离的20倍的圆周宽度，也就是当转子的爪的外端部和定子的内端部之间的径向距离是0.325毫米时，该宽度为6.5毫米。

磁体可由稀土材料制造。例如，该类型的磁体可由钕铁硼(NeFeB)或由铁氧体制造。