[发明专利]永磁体爪形极段的增强几何形状

说明书

一种用于旋转电动机(20)的转子(100)的极片(106)，包括毂部(104)和围绕毂部(104)均匀分布的多个极段(106)。极段各自具有连接至毂部(104)的基部(116)以及沿着极片(106)的轴线(60)在轴向上与基部(116)相对地设置的顶端(118)。每个极段(106)都限定在基部(116)与顶端(118)之间延伸的在周向上相对的侧表面(120，122)。每个极段(106)还限定在侧表面(120，122)之间延伸的相对的径向外表面和内表面(124，126)。凹槽凹入到每个极段(106)的侧表面(120，122)中。凹槽(130，132)的径向最内侧部分(136)设置为靠近径向外表面。

技术领域

本申请涉及电动机领域，尤其涉及在爪极型旋转电动机的极段上加入永磁体。

背景技术

交流发电机用于将来自车辆发动机的机械能转换为车辆的电能。交流发电机产生的电能用于为车辆电池充电，也可以用于为车辆上的电气负载供电。交流发电机通常包括定位在转子上的可旋转的励磁线圈。转子被可旋转地定位在具有多个定子绕组的定子内。发动机的运转引起转子和励磁线圈进行旋转。流过旋转的励磁线圈的电流导致在定子绕组中感生出相关电流。流过定子绕组的电流提供输出电压，其经整流后被输送到车辆的电池和/或车辆上的电气负载。

现代的车辆交流发电机包括对通过励磁线圈的电流进行控制的调节器。当给励磁线圈提供较大的电流时，交流发电机的输出增大。当给励磁线圈提供较小的电流时，交流发电机的输出减小。存在多种不同的旋转式机电型机器设计。一种常见的设计是Lundell或“爪极型”设计。爪极型设计通常用于电动型机器，例如交流发电机。在爪极型机器中，转子包括围绕一个或多个励磁绕组设置的爪形极片(通常是一对极片)。这些极片各自具有多个爪形的磁性极段，其中相对的极片的极段以啮合的关系相互交错。

在一些交流发电机中，在相邻的极段之间设置有高磁强度的永磁体，以补充由励磁线圈产生的磁场。利用励磁线圈和耦合至定子线圈的永磁体的磁通量的交流发电机被称为混合式交流发电机。在混合式交流发电机中，永磁体保持永磁体磁通量跨过通道(可能会是在混合式交流发电机中和设置在这些通道中并由转子承载的永磁体磁性链接的极段与定子结构的一部分之间的气隙)，从而通过定子结构耦合大量磁通量。当给励磁线圈通电时，永磁体产生的磁通量会额外地帮助励磁线圈的激励所产生的、电磁地生成的磁通量跨过定子/转子的气隙。

传统上，每个极段的用于放置永磁体的侧表面跨过极段的整个长度并且基本上跨过极段的整个径向高度进行加工。这种大范围的加工在极段的每个侧表面上都形成了较大的凹部。各个凹部分别限定在相邻的永磁体的径向上表面和下表面上周向突出的径向上和下唇缘或凸缘。在永磁体与两个相对的极段的径向上唇缘的底面之间定位有薄的不锈钢保持器。该保持器被构造为抵抗通过转子的旋转施加在磁体上的离心力而机械地支撑永磁体。

用于保持器的加工出的径向上唇缘的必要宽度以及使磁通量泄漏最小化且为通过转子组件的轴向气流提供足够间隙所需的磁极对磁极的周向间隙决定了磁体的总宽度。这种所需宽度通常大于永磁体的退磁保护所需的宽度。因此，传统的混合式交流发电机中使用的永磁体的体积常常比出于电磁目的所需的体积更大。

因此，有利的是提供一种用于爪极型转子的极片，其具有一种最大程度地减少指定性能水平所需的永磁体材料量并且降低与制造极片相关的加工成本的极段构造。一种最大程度地减小永磁体的退磁风险的极段构造也是有利的。

发明内容

在一个实施方式中，一种用于旋转电动机的转子包括：第一极片，其具有围绕旋转轴线均匀分布的多个第一极段，第一极段各自具有至少一个第一凹槽；第二极片，其具有围绕旋转轴线均匀分布并以间隔开的周向交替的关系与第一极段相互交错的多个第二极段，第二极段各自具有至少一个第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽被设置为靠近第一极段和第二极段的相应的径向外表面；至少一个保持器，其与在周向上相邻的一对第一极段和第二极段的第一凹槽和第二凹槽接合；以及至少一个永磁体，其设置在在周向上相邻的一对第一极段和第二极段之间并被支撑在保持器的径向内表面上。