[发明专利]具有轮辐开口的转子盘

说明书

技术领域

本发明涉及用于同步磁阻电机的转子的转子盘。通过在沿径向延伸的轮辐中提供开口来改良转子盘的导热性和刚度，以从而改进转子盘承受离心负荷和热负荷的能力。

背景技术

参照图1，同步磁阻电机的典型的转子100由沿轴向方向堆叠在一起的多个转子盘110构成。各个转子盘110基本上包括高导磁性材料的盘体，以及低导磁性材料的纵向通量阻隔部(flux barrier)120。典型地，通过从盘体切除材料来产生通量阻隔部120，低导磁性材料从而是空气。通量阻隔部120构造成赋予转子盘110各向异性磁结构，使得形成最大磁阻轴线，即q轴线130，以及最小磁阻轴线，即d轴线140。转子盘110的各个极典型地包括3-5个依次与对应形状的通量路径150沿径向隔开的纵向通量阻隔部120。各个极的沿径向延伸的对称线与q轴线130重合。转子盘110在机械方面是自持的，因为，通量路径150由狭窄的切向肋160在盘周缘170处彼此连接，并且最终还与径向桥180在q轴线130处连接。

在相邻的转子极之间，存在沿径向方向在轴开口200和盘周缘170之间延伸的轮辐190。典型地，如果轮辐190对称，则各个轮辐190的对称轴线与d轴线140重合。轮辐190典型地是由盘体材料构成的实心元件，但是它们可包括呈不同的形状且用于不同的目的(例如用于插入连接螺栓或用于用作通量阻隔部120)的一些孔或开口。

JP 2001-136717公开了在轮辐中具有较大的开口的转子盘。JP 2001-136717未阐述开口的目的，但是该阐述可能涉及转子盘的机械属性。开口在其径向内侧端处的宽度仅略大于开口的整体宽度。

US 7,560,846在图13中公开了在轮辐中包括三角形开口的转子盘。开口构造成接收联接部件，从而共同使转子盘固定和定向。

US 6,300,703在图31中公开了在轮辐中具有长且狭窄的转子盘。US 6,300,703未阐述开口的目的，但是它们看起来用作额外的通量阻隔部。

当同步磁阻电机运行时，转子100中的铁耗会使转子100加热。虽然这种损耗在同步磁阻电机中较低，但是由通量阻隔部120隔开的通量路径150处的温度仍然可变得非常高，因为产生的热不能有效地传导开。仅仅是径向最内部通量通路150(即轮辐190)具有较大的将热引导向转子轴的区域。所有其余通量路径150仅仅通过狭窄的肋160或桥180连接到转子轴上，这未提供足够的导热容量来使转子温度保持较低。因此，在传统的同步磁阻电机中，在长期运行期间，在温度轮辐190和其余通量路径150之间存在较大的温差。

转子盘110的不同部分之间的大温差在转子盘110内产生热张力。与离心负荷一起，这些张力导致转子盘110过度变形，这产生毛细裂纹，并且最终毁坏转子盘110。现有技术转子盘110未提供满意的解决方案来阻止这个发生。图2显示在某些负荷状况下在变形状态中的传统的转子盘110的模拟细节。图2中的变形为了说明的原因而进行了夸张。

发明内容

本发明的目的在于对转子盘提供改进的承受离心负荷和热负荷的能力，并且提供对应的同步磁阻电机。

这些目的通过根据所附权利要求1和15的装置实现。

本发明基于实现：提供具有开口的转子盘轮辐以及从而减弱轮辐的导热性，减小了转子盘内的温差导致的张力。同时，轮辐变得刚度不那么高，并且允许转子盘更大地变形，而不永久性地损害盘体材料。即便一些现有技术转子盘包括具有开口的轮辐，但是这样开口的尺寸对于显著改变轮辐的导热性或刚度来说太小。

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的转子盘。转子盘包括：具有高导磁性的盘体材料；多个纵向通量阻隔部，其包括具有低导磁性的材料，并且构造成赋予转子盘各向异性磁结构，使得形成至少一个最大磁阻轴线，即q轴线，以及至少一个最小磁阻轴线，即d轴线；轮辐，其在轴开口和盘周缘之间沿径向方向延伸，以及在两个相邻的q轴线之间沿周向方向延伸，轮辐具有基本由轴开口、两个相邻的q轴线、在d轴线的相对的侧的两个相邻的通量阻隔部以及盘周缘限定轮廓的轮辐区域。轮辐区域的一部分未被盘体材料占据，未被盘体材料占据的一个或多个轮辐区域部分沿周向方向分布在从转子盘中心测量的至少25?的角度距离α上。

由于盘体材料未占据整个轮辐区域，以及由于使未占据部分沿周向方向分布在宽角度距离上，转子盘内的温差被有效地减小，并且允许转子盘较大地变形，而不永久性地损害盘体材料。