可变磁动势旋转电机以及用于可变磁动势旋转电机的控制装置制造方法及图纸

一种旋转电机包括定子(3)以及转子(2)。所述转子(2)有至少一个布置在d轴磁路上的永磁体(4)。所述转子(2)包括磁间隙部分(12)，其位于布置在一磁极的d轴磁路上的永磁体(4)与具有不同极性的相邻磁体之间，使得d轴磁通量形成穿过所述永磁体(4)以外区域的d轴旁路(10,11)。所述d轴旁路(10,11)提供在d轴方向的磁阻，该磁阻设置成低于沿与d轴磁阻正交的q轴方向上的磁阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变磁动势旋转电机以及用于可变磁动势旋转电机的控制装置
本专利技术一般涉及一种用在车辆电机等中的可变磁动势旋转电机，并且涉及一种用于可变磁动势旋转电机的控制装置。
技术介绍
用于内置式永磁体电机(IPM电机)中的旋转电机的一个公知的示例被公开在2008-295138号日本公开专利申请中。此日本申请公开了在定子的q轴磁路上形成多个磁通屏障(具有低磁导率的层)、在d轴上提供磁路使得Ld>Lq(此处Ld是d轴电感，而Lq是q轴电感)、执行强磁场控制、以及限制永磁体中的退磁场以减小磁体体积。然而，在这些旋转电机用在高旋转区域的情况下，弱磁场控制弱于通常的磁通弱化内置式永磁体(FW-IPM)，但仍然需要弱磁场控制，因此需要使用通过在Nd-Fe-B合金(其中Nd是钕，Fe是铁，并且B是硼)中添加Dy(镝)而获得的价格昂贵、高矫顽力的磁体。从可变特性的观点来看，公开在专利文献2(2006-280195号日本公开专利申请)中的旋转电机已被提出。然而，高矫顽力磁体以及低矫顽力磁体必须在此旋转电机中组装在一起，并且在用于高矫顽力磁体的材料供应低的情况下，此电机不能容易采用。另外，已经出现的问题是，低矫顽力磁体在高载荷状态被不可逆地退磁，并且因此需要强磁场控制以保持磁化，但是在不是Ld>Lq的情况下，磁阻扭矩沿与磁体扭矩相反的方向发生，并且因此在高载荷区域效率下降。
技术实现思路
本公开提出的一个目的是提供一种可变磁动势旋转电机以及用于可变磁动势旋转电机的控制装置，其在不使用昂贵的高矫顽力磁体的情况下能够获得稳定的扭矩，并且其中，在高旋转速度区域中不需要弱磁场控制。鉴于上述，提供了一种可变磁动势旋转电机，基本上包括电子以及转子。所述转子有至少一个布置在d轴磁路上的永磁体。所述转子包括磁间隙部分，位于布置在一磁极的d轴磁路上的永磁体与具有不同极性的相邻磁体之间，使得d轴磁通形成穿过所述永磁体以外区域的旁路。所述d轴旁路提供沿d轴方向的磁阻，该磁阻设定得低于沿与所述d轴磁阻垂直的q轴方向的磁阻。所述永磁体具有提供用于由等于或者小于供电逆变器产生的电枢反应磁场的磁场完全磁化的矫顽力。所述永磁体具有取值为50％或者更小的、所述至少一个永磁体的周向长度相对于所述转子圆周上的单一磁极的长度的比值。所述磁间隙部分布置在q轴磁路上，所述磁间隙部分在所述q轴磁路方向上的径向宽度大于所述永磁体在磁化方向的尺寸。采用此可变磁动势旋转电机，永磁体的矫顽力以及厚度如此规定，使得根据获自可流过缠绕于定子齿的定子绕组的最大电流电枢反应磁场的最大值，磁化以及退磁是可能的。优选地，不穿过在d轴磁路上的永磁体的d轴旁路被提供，并且磁间隙部分设置于q轴磁路，从而获得Ld>Lq的特征。优选地，所述永磁体的极弧比是50％或者更小。从而在所述旋转电机被驱动的情况下，磁化状态能够被保持。所述可变磁动势旋转电机的特性是这样的即Ld>Lq，从而，在高旋转区域执行弱磁场操作的情况下，重新磁化是可能的，不必使用高矫顽力的材料，并且能够减少成本。附图说明现在参照附图，附图形成本原始公开的一部分：图1是示意图，示出根据一示例性实施例的旋转电机的结构；图2是示意图，示出根据所示的实施例的旋转电机的转子的主要部件；图3是示意图，示出根据所示的实施例的旋转电机的转子的主要部件；图4是示意图，示出在无载荷状态下根据所示的实施例的旋转电机的磁通的磁通流；图5是示意图，示出当q轴电流流过定子绕组时，根据所示的实施例的旋转电机的磁通的磁通流；图6是特性曲线图，示出q轴电流的值与定子绕组的链接磁通之间的关系；图7是示意图，示出根据所示的实施例的旋转电机的转子的主要部件；图8是示意图，示出在磁路连接部件设置于d轴磁路的情况下，根据所示的实施例的旋转电机的磁路的改变；图9是示意图，示出根据所示的实施例的设置于旋转电机的定子铁芯的齿；图10是特性曲线图，示出用在旋转电机中的永磁体的厚度与顽磁性之间的关系；图11是特性曲线图，示出在成核型磁体用作永磁体的情况下，外部磁场与磁场强度之间的关系；图12是特性曲线图，示出在钉扎型磁体用作永磁体的情况下，外部磁场与磁场强度之间的关系；图13是特性曲线图，示出在根据所示的实施例的旋转电机中旋转速度与用于各种磁化水平的扭矩之间的关系；图14是示出根据本专利技术的实施例的旋转电机的控制装置的配置结构的框图；以及图15是特性曲线图，示出在根据所示的实施例的旋转电机的控制装置中保持磁化状态的限制线。具体实施方式现在结合附图解释选定的实施例。根据本公开内容对于本领域技术人员明显的是，实施例的下述描述仅提供用于说明而非用于限制由所附的权利要求以及其等价物限定的本专利技术。首先参见图1，图示出根据一个例示性实施例的旋转电机。所述旋转电机具有多个由定子铁芯2形成的槽1。所述旋转电机包括环形定子3以及转子6，此转子位于所述定子3的内圆周侧。所述旋转电机与所述定子3同轴，如图1所示。空气间隙作为所述定子3与所述转子6之间的间隙被形成。所述定子3包括定子铁芯2以及多个(例如，36个)齿51，所述齿由所述定子铁芯2朝向内圆周侧突出。相邻齿51之间的空间形成所述槽1。定子绕组C缠绕在所述齿51上。所述定子铁芯2由例如叠层钢片形成。所述转子6有转子铁芯5。所述转子铁芯5使用所谓的叠层钢片结构形成为管状，其中钢片被层叠在一起，所述钢片是有高磁导率的金属。六个永磁体4沿着圆周方向设置在所述转子铁芯5的、与所述定子3相对的圆周部分。所述永磁体以等间隔设置以便相邻的永磁体4具有彼此相反的极性。间隙设置在转子铁芯5的相应部分，并且所述永磁体4配装就位在这些间隙内。在本实施例中，几何磁体中心7被定义为d轴，而与所述d轴成90°电角的位置8被定义为q轴(在本实施例中使用3对磁极，并且因此，所述位置呈30°机械角度)。图2以及图3是示出所述转子6的主要组件的描述性视图。所述转子6的详细配置将参照图2以及图3在下文中描述。相对于所述转子6的外圆周部分的圆弧形成倒置弧形的内部磁间隙部分12形成在与之相邻的永磁体4与永磁体4a之间。“磁间隙部分”是由树脂、空气或者其他材料构成的区域，其相对磁导率接近于1。外部磁间隙部分13，其外围部分沿所述转子6的外圆周部分的圆弧形成弧形，形成在所述内部磁间隙部分12的外周。所述内部磁间隙部分12与所述外部磁间隙部分13之间的空间是内侧d轴旁路10，而所述外部磁间隙部分13的外圆周部分是外侧d轴旁路11。所述内侧d轴旁路10形成倒置弧形，而所述外侧d轴旁路11形成圆弧形。所述d轴磁路由穿过薄永磁体4的磁路9、磁路中不包括永磁体4的内侧d轴旁路10、以及外侧d轴旁路11形成。因此，d轴磁阻由所述磁路9、内侧d轴旁路10以及外侧d轴旁路11确定。所述内部磁间隙部分12设置在所述磁路9与所述内侧d轴旁路10之间，而所述外部磁间隙部分13设置在所述内侧d轴旁路10与所述外侧d轴旁路11之间，并且因此所述磁路9与所述内侧d轴旁路10之间以及所述内侧d轴旁路10与所述外侧d轴旁路11之间的磁通的泄漏受到限制。矫顽力小到足以允许由等于或者小于可由系统逆变器产生的电枢反应磁场(armaturereaction)的磁场完全磁化的磁体用作放置在d轴磁路中的磁路9上的永磁体4。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变磁动势旋转电机，包括：环形定子，该环形定子包括绕在多个齿上的定子绕组；以及呈圆形形状的转子，该转子与所述定子同心，并且所述转子包括至少一个布置在d轴磁路上的永磁体，所述转子包括磁间隙部分，位于布置在一磁极的所述d轴磁路上的所述至少一个永磁体与具有不同极性的相邻磁体之间，使得d轴磁通形成穿过所述至少一个永磁体以外的区域的d轴旁路，并且所述d轴旁路提供沿d轴方向的磁阻，该磁阻设定得低于沿与所述d轴磁阻垂直的q轴方向的磁阻；所述至少一个永磁体具有提供用于由等于或者小于供电逆变器产生的电枢反作用力的磁场完全磁化的矫顽力，并且所述至少一个永磁体具有取值为50％或者更小的、所述至少一个永磁体的周向长度相对于所述转子圆周上的单一磁极的长度的比值；以及所述磁间隙部分布置在q轴磁路上，所述磁间隙部分在所述q轴磁路方向上的径向宽度大于所述至少一个永磁体在磁化方向的尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可变磁动势旋转电机，包括：环形定子，该环形定子包括绕在多个齿上的定子绕组；以及呈圆形形状的转子，该转子与所述定子同心，并且所述转子包括至少一个布置在d轴磁路上的永磁体，所述转子包括磁间隙部分，位于布置在一磁极的所述d轴磁路上的所述至少一个永磁体与和布置在d轴磁路上的所述至少一个永磁体具有不同极性的相邻磁体之间，使得d轴磁通形成穿过所述至少一个永磁体以外的区域的d轴旁路，并且所述d轴旁路提供沿d轴方向的磁阻，该磁阻设定得低于沿与所述d轴方向垂直的q轴方向的磁阻；所述至少一个永磁体具有允许由一磁场完全磁化的矫顽力，所述磁场等于或者小于供电逆变器产生的电枢反应磁场，并且所述至少一个永磁体的周向长度相对于所述转子圆周上的单一磁极的长度的比值小于等于50％；以及所述磁间隙部分布置在q轴磁路上，所述磁间隙部分在所述q轴磁路方向上的径向宽度大于所述至少一个永磁体在磁化方向的尺寸。2.根据权利要求1所述的可变磁动势旋转电机，其中所述d轴旁路在一空气间隙附近连接至所述d轴磁路，所述空气间隙在所述转子与所述定子之间限定环形间隙，使得在电流不施加至所述定子绕组的无载荷状态下，所述至少一个永磁体的10％或者更多的磁通通过所述d轴旁路泄漏至具有不同极性的所述相邻磁体。3.根据权利要求1或2所述的可变磁动势旋转电机，其中所述d轴旁路由两个旁路形成，包括：沿所述转子的外周的圆形设置的圆形d轴旁路；以及倒置弧形d轴旁路，沿d轴磁通线的形状设置以便具有沿相对于所述转子的外周的弧形倒置的方向弯曲的弧形形状。4.根据权利要求3所述的可变磁动势旋转电机，其中所述倒置弧形d轴旁路比所述圆形d轴旁路宽。5.根据权利要求3所述的可变磁动势旋转电机，其中所述圆形d轴旁路以及倒置弧形d轴旁路均形成由所述磁间隙部分相互分隔开的独立的磁路；以及在各d轴旁路中，与穿过所述至少一个永磁体的所述d轴磁路相邻的d轴旁路，除了在所述转子的前表面上的连接部分处之外，与穿过所述至少一个永磁体的所述d轴磁路磁性分隔开。6.根据权利要求1或2所述的可变磁动势旋转电机，其中所述定子的齿的结构构作成使得比值η满足关系0.7≤η≤1.0，其中η＝A/B，式中，A表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤崇，罗伯特洛伦茨，纳提利姆斯万，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，威斯康星校友研究基金会，
类型：发明
国别省市：日本;JP