[发明专利]无刷多相电机,特别是汽车交流发电机

说明书

本发明一般而言涉及到旋转的电机，例如汽车交流发电机。

构成一台传统汽车交流发电机的多相发电机一般包括一个定子，其内部旋转有一个带有励磁绕组的转子。该绕组通过与安装在转子轴伸出部分上的两集电环相接触的电刷供电。

采用电刷的方法总是有缺陷，包括必须具有较长的发电机轴，电刷组件和换向器使成本增加，并且由于在电刷与集电环之间出现接触故障，尤其是造成损耗，使运行不良。

在现有技术中也存在一些解决方案，用于汽车发电机的旋转电机可以不带电刷。

因此们知道一种发电机，其中转子的两极轮盘一般相互贯穿的爪被截去一段，以使得在其横切面内能够通过一个支撑，用于支撑固定安装于极轮内部的励磁绕组。该方法总是要损害电机的效率，因为气隙的表面被减得太小了。另外，对于给定的排量/速度曲线，该类型的电机要比传统的电机重，这对于汽车发电机来说是一个特别突出的缺点。

我们还知道一种发电机，其中具有交错卡爪的极轮盘自电机的一个轴端被悬伸安装于内部固定的励磁绕组和外部定子绕组之间。

该公知的解决方案同样有缺陷，尤其是电机轴向尺寸必需增大，并且其重量也要增大。另外，转子处气隙的增大减小了电机的效率。

再有，在前述的两种情况下，电机的设计所必须要考虑电磁现象，不仅在旋转轴的垂直面上，也就是说在二维平面上，而且要在该轴的方向上考虑也就是说在三维空间内考虑。

该电机的三维设计需要使得不同参数的建模和优化非常棘手和枯燥。

最后，通过文献EP-0707374我们还知道一种无电刷的通量换向电机，由于是纯二维的，因此它具有容易建模和优化的优点。

尽管如此，该公知的电机带有只能单相工作的缺陷，而三相电机却在大量的应用中适用，尤其是在电磁效率和整流及相关的平滑装置的简化性和经济性方面。

申请人揭示出利用通量转换技术生产出各种具有更大灵活性的多相电机，并保留二维设计和二维优化。

因此，本发明提出一种通量转换电机，它包括一个定子和一个转子，定子在其内表面上具有一系列保护一系列电枢线圈的槽，并且还包括一系列用于励磁装置的凹口，转子包括多个通量转换的齿，它用于按对有选择地建立穿过电枢线圈的闭合磁回路，其特征在于定子包括多个独立的电枢线圈，确定同样多的相，并处于在其圆周上成角形分布的独立单元内，其特征还在于转子的齿被规律地角形间隔，以便使得不同齿对的角位置相对于个体的不同单元具有预定的相位差。

根据本发明的最佳的但并非限制性的电机是：

每个个体单元包括一个定子结构，它为电枢线圈两边确定一对间隔槽，所述槽侧向由两定子齿所限定，还包括一个用于在位于所述电枢线圈内部的这个或那个定子齿内建立一个磁场的励磁装置，该磁场根据转子齿和定子齿的相互角位置是可变化的。

个体单元由间隙彼此分开。

个体单元彼此间由去耦永磁体分开，其磁场方向与励磁装置的磁场方向相对。

每个单元的励磁装置包括一个安置于侧面通常成“U”形的两定子部件之间的永磁体，两部件确定了所述槽和所述定子齿。

每个单元的励磁装置包括一个安置在单一定子部件的两槽内的励磁绕组，其中一个基本上位于同样在所述定子部件内形成的两个电枢线圈槽之间的半路位置。

励磁绕组被安置在位于定子部件内表面和外表面的两槽之内，以在所述绕组的位置处产生一个基本上相切的磁场。

励磁绕组被安置在两个都位于定子部件内表面的槽之内，以在所述绕组的位置处产生一个基本上径向的磁场。

不同的励磁绕组被并联在同一电流源上。

电机包括在保护对应于两个不同相的两个电枢线圈的同一结构部件上实现的单元对，一个用于励磁电枢线圈之一的磁铁和一个用于励磁另一电枢线圈的励磁绕组。

电枢线圈的边等距角形分布在定子内部所有周边上，不同单元间的角形间隔基本上等于由容纳电枢线圈一个边的一个槽所覆盖的角区域。

位于同一单元或同一单元组中间的电枢线圈的边由恒定的角度间隔所分隔，并且在连续分布于两单元或不同单元组内的电枢线圈边之间的角形间隔与所述恒定角形间隔不同。

所述恒定角形间隔与相邻两转子齿之间的角形间隔相同。

电机的转子和定子的结构几何满足下列条件：

      N_M.q.[(N_C+1).Δθ_R+(m/q).Δθ_R]＝k.Δθ_S＝2π

其中