[发明专利]用于同步磁阻电机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于同步磁阻电机的转子，尤其涉及所述转子的绝缘屏障(insulating barriers)的几何结构以及所述几何结构对电机的转矩波动特性的影响。本发明还涉及一种设计同步磁阻电机的转子的方法。

背景技术

现有技术中已知的同步磁阻电机通常包括具有以类似于感应电动机的定子的方式形成多个磁极的多相绕组的定子。所述同步磁阻电机的转子组件通常不包括电绕组，但是具有透磁段形式的多个磁极。所述转子组件被形成为各向异性结构，其中磁阻电机的每个磁极具有最小磁阻方向(所谓的直轴或d-轴)和最大磁阻方向(所谓的正交轴或q-轴)。当正弦电流施加于所述定子中的多相绕组时，在定子磁极和转子组件的外轮廓之间形成的气隙中产生近似正弦的磁通波形。转子将会通过移动其最小磁阻的d-轴直到获得定子磁极和转子磁极中的磁场的对准，来尝试将其最大透磁方向(d-轴)与峰值通量方向对准。对准过程导致转子组件以与转动的定子磁场相同的速度(即以同步速度)旋转运动。转子的旋转运动产生转矩，所述转矩可以例如通过结合至转子组件并延伸通过其中心轴的转子轴而传输到磁阻电机的外部。

根据图1，通过透磁段3和磁绝缘屏障4的交替层，赋予转子30各向异性结构。转子组件可以包括横向定向的转子叠片(lamination)或轴向定向的转子叠片的堆叠。在图1所示的横向定向叠片的情况下，转子30基本上由薄转子盘1的堆叠构成，其中所述绝缘屏障4是通过将材料切割成纵向槽的形状而形成的。因此切块(cut-outs)内的空气起到绝缘屏障4的作用。盘结构通常被设计为机械自持式的，多个透磁段3由所述盘外围处的窄的切向肋板(tangential rib)16连接。接近段中部的径向 肋板(radial rib)17是公知的以便提高盘的机械强度。在轴向定向的叠片的情况下，所述绝缘屏障4由某种固体绝缘材料制成，并且所述绝缘屏障4达到位于转子30和定子之间的气隙。

所述转子的一个重要参数是转子槽距，其可以定义为在转子和定子之间的气隙处测量到的两个相邻的绝缘层之间的距离。转子组件通常被设计为具有相等的转子槽距(即所有转子槽距是相等的距离)和相等的定子槽距，以便最小化转矩波动并提供合理的转矩。另一种常规实践是将转子槽距设定为等于定子槽距。

US 5818140公开了一种用于同步磁阻电机的转子组件，其中横向层压的转子组件结构旨在最小化其转矩波动。所公开的转子设计和相应的设计公式要求环绕这些组件的各自的周界的相等转子槽距和相等定子槽距。

US 6239526公开了一种同步磁阻电机的转子组件，其中转子的绝缘屏障向q-轴倾斜。因此使得所述转子槽距跨q-轴和d-轴二者均不相等，其目的在于通过对绝缘屏障定尺寸使得当一端朝向定子槽中心时，另一端朝向定子齿中心，从而最小化转矩波动。这篇公开文件假定每个磁极的q-轴和d-轴之间的转子槽距都等于定子槽距。

然而，尽管采取多种措施以减少转矩波动，按照常规的设计原则设计的转子仍然呈现了高的转矩波动。

发明内容

本发明的一个目是提供一种同步磁阻电机的转子，所述转子使得电机呈现低转矩波动。本发明的另一个目的是提供一种设计同步磁阻电机的转子以获得呈现低转矩波动的电机的方法。

这些目的由根据权利要求1的转子和根据权利要求6的方法实现的。

根据本发明的第一方面，提供一种用于同步磁阻电机的转子，所述转子的截面包括：多个磁极部分，每个磁极部分包括多个绝缘屏障，每个绝缘屏障在两个节点(pitch point)之间延伸；多个q-轴，每个q-轴定义对应的磁极部分的最大磁阻方向；定义所述截面的外轮廓的周界；位 于所述周界上关于所述q-轴对称的多个参考点，所述参考点之间的角间隔定义在两个相邻q-轴之间具有相等值α_m＝γ/(k-1)的参考角，其中γ是两个相邻q-轴之间的分开最远的两个节点之间的角度，并且k是两个相邻q-轴之间的节点的数目；q-轴节距角，其由位于q-轴相对侧的两个相邻节点之间的角距离δ定义，所述q-轴节距角具有不同于δ＝3*α_m的值，每个节点和与该节点最近的参考点的角位置具有小于3度的值Δτ的偏差。