專利名稱：交流爪極電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[1]本發(fā)明涉及交流電機(jī)，尤其涉及交流爪極電機(jī)。
背景技術(shù)：
[2]目前汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)裝置的BSG (Belt-DrivenStarter Generator 雙軸并聯(lián)低度混合動力)電機(jī)普遍采用電動/發(fā)電一體的爪極電機(jī)，主要由外 殼、連于外殼上的定子鐵心、相鄰且交錯分布的爪極、轉(zhuǎn)子磁軛、勵磁繞組、轉(zhuǎn)軸、碳刷及集 電銅環(huán)等部分組成。其主磁通僅由電勵磁產(chǎn)生，導(dǎo)致電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁密過 低，并且相鄰且交錯分布的爪極間漏磁現(xiàn)象嚴(yán)重，從而造成電機(jī)在動力系統(tǒng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時出 力不足。

發(fā)明內(nèi)容
[3]為了解決上述的問題，本發(fā)明提出了一種新型結(jié)構(gòu)的交流爪極電機(jī)。該交流爪 極電機(jī)的主磁通由電勵磁磁場和永磁體磁場、或由兩個永磁體磁場共同作用產(chǎn)生，增加電 機(jī)主磁通，可以提高電機(jī)的磁能積，可明顯提高電機(jī)在汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)低 速運(yùn)轉(zhuǎn)時的出力及其運(yùn)行效率。[4]具體來說，本發(fā)明提供的一種交流爪極電機(jī)，主要由外殼、連于外殼上的定子、 轉(zhuǎn)子和兩個勵磁部件構(gòu)成。所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、中心磁軛、第一側(cè)磁軛、第二側(cè)磁軛及設(shè) 置在所述中心磁軛、所述第一側(cè)磁軛和所述第二側(cè)磁軛上的爪極。所述兩個勵磁部件分別 設(shè)置在由所述中心磁軛、第一側(cè)磁軛、第二側(cè)磁軛和所述爪極構(gòu)成的空間內(nèi)，所述兩個勵磁 部件的軸向勵磁磁通的方向相反。本發(fā)明提供的一種交流爪極電機(jī)可以使電機(jī)主磁通增 加，提高電機(jī)的磁能積，可明顯提高電機(jī)在汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)低速時的出力 及其運(yùn)行效率。[5]另外，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流爪極電機(jī)中，可以將永磁體用非導(dǎo)磁套筒 封裝，從而進(jìn)一步降低了對永磁體機(jī)械強(qiáng)度的要求。并且將永磁勵磁部件與電勵磁部件分 別配置在中心磁軛的兩側(cè)，則永磁體與定子部分之間的距離比現(xiàn)有技術(shù)中的距離大，因此， 永磁勵磁部件受定子部分產(chǎn)生的熱的影響較小，減小了永磁體的退磁風(fēng)險，從而提高了電 機(jī)的熱穩(wěn)定性。[6]此外，在本發(fā)明實(shí)施例提供的混合勵磁交流爪極電機(jī)中，在電機(jī)無電勵磁磁場 時，永磁體產(chǎn)生的磁通將分流兩路，其中一路經(jīng)電機(jī)相關(guān)部件后自閉合，另一路流向定子鐵 心并產(chǎn)生徑向磁通，即在鐵心中產(chǎn)生徑向磁通的永磁體磁通被分流了，從而降低了電機(jī)的 空載反電勢，減小了對汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)中電力電子控制器的伏安要求。


[7]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的交流爪極電機(jī)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；[8]圖2是圖1所示的交流爪極電機(jī)的三維結(jié)構(gòu)的半剖示意[9]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1在交流爪極電機(jī)無電勵磁磁場時的磁路圖；[10]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1提供的交流爪極電機(jī)在無電勵磁磁場，20°C溫度、 16000rpm轉(zhuǎn)速下的三相空載反電勢以及在汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)中的直流母線 電壓的波形圖；[11]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2提供的交流爪極電機(jī)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；[12]圖6是圖5所示的交流爪極電機(jī)的三維結(jié)構(gòu)的半剖示意圖；[13]圖7是本發(fā)明實(shí)施例3提供的交流爪極電機(jī)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；[14]圖8是圖7所示的交流爪極電機(jī)的三維結(jié)構(gòu)的半剖示意圖；[15]圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中的電勵磁部件和永磁勵磁部件的固定結(jié)構(gòu)剖視圖；[16]圖10是本發(fā)明實(shí)施例3中的電勵磁部件和永磁勵磁部件的另一固定結(jié)構(gòu)剖 視圖；[17]圖11是本發(fā)明實(shí)施例3中的電勵磁部件和永磁勵磁部件的再一固定結(jié)構(gòu)剖 視圖。
具體實(shí)施例方式[18]下面，參照

本發(fā)明實(shí)施例提供的交流爪極電機(jī)。[19]實(shí)施例 1[20]如圖1所示，本發(fā)明的交流爪極電機(jī)主要由定子部分、轉(zhuǎn)子部分和勵磁部件 三部分構(gòu)成。[21]定子部分包括定子鐵心1和繞制在定子鐵心1的疊片上的三相繞組17。[22]轉(zhuǎn)子部分包括中心磁軛11、設(shè)置在中心磁軛11的邊緣上的第一中心爪極3 和第二中心爪極4、設(shè)置在中心磁軛11的中央并與中心磁軛11垂直的轉(zhuǎn)子軸9、位于中心 磁軛11 一側(cè)的第一側(cè)磁軛8、設(shè)置在第一側(cè)磁軛8的邊緣的第一側(cè)爪極2、位于中心磁軛11 另一側(cè)的第二側(cè)磁軛13、設(shè)置在第二側(cè)磁軛13的邊緣的第二側(cè)爪極5。并且，第一中心爪 極3與第一側(cè)爪極2通過不銹鋼環(huán)10交錯相鄰地固定在一起，第二中心爪極4與第二側(cè)爪 極5通過不銹鋼環(huán)12交錯相鄰地固定在一起，爪極的存在使氣隙磁場穩(wěn)定，不會發(fā)生不可 逆畸變。采用雙爪極能減小電機(jī)的徑向尺寸，改善永磁體的磁性能，提高電機(jī)的制造容量。[23]在本實(shí)施例中，中心磁軛11是圓盤形結(jié)構(gòu)，第一側(cè)磁軛8以及第二側(cè)磁軛13 是圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，爪極及磁軛通常用純鐵、10號鋼等具優(yōu)良導(dǎo)磁性能的材料制造，或用鋼板沖 成，也可采用粉末冶金直接壓制成型。第一側(cè)爪極2、第一中心爪極3、第二中心爪極4以及 第二側(cè)爪極5是將該爪極電機(jī)軸向磁場轉(zhuǎn)變成流入定子側(cè)的徑向磁場的關(guān)鍵部位。由于磁 通軸向通過爪極，爪極的每一截面通過的磁通不相等，爪尖最小，爪根最多，因此爪極的截 面積沿電機(jī)軸向是改變的，爪尖部分的截面積小，爪根部分的截面積最大。各個爪極與其自 身相對應(yīng)的磁軛可以是一體的，也可以是分件連接的，但是分件連接的形式要確保各部件 間的緊密接觸，否則將會嚴(yán)重影響爪極電機(jī)的主磁路的磁通，從而導(dǎo)致電機(jī)性能下降。[24]轉(zhuǎn)子軸9是由不銹鋼等非導(dǎo)磁材料構(gòu)成的軸體，垂直地固定在中心磁軛11的 中央。[25]在本實(shí)施例中，通過不銹鋼環(huán)10將第一中心爪極3與第一側(cè)爪極2相鄰交 錯地焊接在一起，通過不銹鋼環(huán)12將第二中心爪極4與第二側(cè)爪極5交錯相鄰地焊接在一起。由此，將中心磁軛11、第一中心爪極3、第二中心爪極4、轉(zhuǎn)子軸9、第一側(cè)磁軛8、第一側(cè) 爪極2、第二側(cè)磁軛13、第二側(cè)爪極5連接在一起形成了整體爪極轉(zhuǎn)子，大大減少了轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)動慣量，有利于電機(jī)的快速啟動。[26]本實(shí)施例的交流爪極電機(jī)為無刷爪極電機(jī)，其中的兩個勵磁部件一個采用電 勵磁部件，另一個采用永磁勵磁部件，構(gòu)成混合勵磁交流無刷爪極電機(jī)。如圖1所示，電勵 磁鐵心6與外殼的端蓋18連接，電勵磁繞組7繞制在電勵磁鐵心6上，這樣電勵磁部件相 對定子部分固定，電勵磁繞組7容納在由中心磁軛11、第一側(cè)磁軛8、第一側(cè)爪極2以及第 一中心爪極3所形成的空間里。永磁勵磁鐵心16與外殼的端蓋19連接，環(huán)形永磁體15連 接在永磁勵磁鐵心16上，這樣永磁勵磁部件相對定子部分固定。環(huán)形永磁體15容納在由 中心磁軛11、第二側(cè)磁軛13、第二中心爪極4以及第二側(cè)爪極5所形成的空間里，這樣空間 布局緊湊，空間利用率高，從而允許加長電機(jī)定子鐵心的有效長度，同時永磁勵磁部件中的 永磁體遠(yuǎn)離定子部分，減小了永磁體的退磁風(fēng)險，從而提高了電機(jī)的熱穩(wěn)定性。另外，在永 磁勵磁部件外圍還可以套有不銹鋼套筒14，例如將不銹鋼套筒14內(nèi)嵌于永磁勵磁鐵心16 中且緊貼在環(huán)形永磁體15的外周側(cè)。不銹鋼套筒14用于固定環(huán)形永磁體15，保證環(huán)形永 磁體15不脫落，從而增強(qiáng)了環(huán)形永磁體15在電機(jī)惡劣工況下的堅(jiān)固性和可靠性，并且進(jìn)一 步降低了對永磁體機(jī)械強(qiáng)度的要求。此外，考慮到提高電機(jī)的氣隙磁密和磁體的熱穩(wěn)定性， 環(huán)形永磁體15可以采用釹鐵硼永磁材料或其它永磁材料。[27]本實(shí)施例的交流無刷爪極電機(jī)的主磁通由電勵磁磁場和永磁體磁場共同作 用產(chǎn)生，使電勵磁部件和永磁勵磁部件所產(chǎn)生的磁通方向沿軸向相反，磁通分別流經(jīng)電機(jī) 的各個氣隙、轉(zhuǎn)子、定子等形成兩個并聯(lián)的磁路。[28]在本實(shí)施例中，使兩勵磁磁通方向沿軸向相反，若保持原有單邊電勵磁電流 不變，而在永磁勵磁部件同時作用的情況下可以增大定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁密，從而使電 機(jī)主磁通增加，可以提高電機(jī)的磁能積，可明顯提高電機(jī)在汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系 統(tǒng)低速時的出力及其運(yùn)行效率。下面具體說明兩勵磁磁通方向相反的兩種情況。[29]如圖2所示，如果兩勵磁磁場的磁通方向沿軸向相對時，電勵磁磁通與永勵 磁磁通分別通過電勵磁鐵心6與中心磁軛11之間的氣隙、環(huán)形永磁體15與中心磁軛11之 間的氣隙流入中心磁軛11，進(jìn)而到達(dá)第一中心爪極3和第二中心爪極4，通過轉(zhuǎn)子與定子間 的氣隙流入定子鐵心1形成徑向磁通，再經(jīng)過轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙回到第一側(cè)爪極2和第 二側(cè)爪極5，流入第一側(cè)爪極2的磁通經(jīng)過第一側(cè)磁軛8及第一側(cè)磁軛8與電勵磁鐵心6之 間的氣隙回到電勵磁鐵心6。流入第二側(cè)爪極5的磁通經(jīng)過第二側(cè)磁軛13及第二側(cè)磁軛 13與永磁勵磁鐵心16之間的氣隙流入永磁勵磁鐵心16，再回到環(huán)形永磁體15，從而形成了 兩個并聯(lián)的磁路。[30]如果兩勵磁磁場的磁通方向相背時，磁路的流向?qū)⑴c前述流向相反。具體如 下兩勵磁磁場的磁通從中心磁軛11分別通過電勵磁鐵心6與中心磁軛11之間的氣隙、環(huán) 形永磁體15與中心磁軛11之間的氣隙分別流入電勵磁鐵心6和永磁勵磁鐵心16，進(jìn)而分 別通過第一側(cè)磁軛8與電勵磁鐵心6之間的氣隙、第二側(cè)磁軛13與永磁勵磁鐵心16之間 的氣隙分別進(jìn)入第一側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁軛13，流入第一側(cè)磁軛8的磁通經(jīng)過第一側(cè)爪極 2及轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙流入定子鐵心1，流入第二側(cè)磁軛13的磁通經(jīng)過第二側(cè)爪極5及 轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙流入定子鐵心1，再分別流入第一中心爪極3和第二中心爪極4到達(dá)中心磁軛11，也形成了兩個并聯(lián)的磁路。在這種情況下，與上述兩電勵磁磁通方向相對的技術(shù) 效果相同。[31]另外，本實(shí)施例中的電勵磁部件可以連接到一控制器(圖中未示出)，該控制 器可以控制電勵磁部件的電勵磁電流，并且可以通過控制電勵磁電流的幅值來實(shí)現(xiàn)弱磁控 制，從而使電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)從恒轉(zhuǎn)矩區(qū) 轉(zhuǎn)換到恒功率區(qū)時，通過控制器的控制來減小電勵磁電流，進(jìn)而可以增加電機(jī)的調(diào)速范圍。[32]當(dāng)本實(shí)施例的交流無刷爪極電機(jī)空載時，即電機(jī)無電勵磁磁場時，可以降低 電機(jī)空載反電勢，以下詳細(xì)說明。[33]圖3表示實(shí)施例1在電機(jī)無電勵磁磁場時的磁路圖。[34]如圖3所示，在電機(jī)無電勵磁磁場時，所述環(huán)形永磁體15的軸向磁通通過環(huán) 形永磁體15與中心磁軛11之間的氣隙流入中心磁軛11，然后通過中心磁軛11流向第二 中心爪極4，再通過電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙流入定子鐵心1形成徑向磁通，并在三相繞組 17中產(chǎn)生空載反電勢，而流入定子鐵心1形成的徑向磁通通過電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙流 入第二側(cè)爪極5 ；與此同時，流入中心磁軛11的磁通將有部分磁通通過中心磁軛11與電勵 磁鐵心6之間的氣隙流入電勵磁鐵心6，再經(jīng)電勵磁鐵心6與第一側(cè)磁軛8之間的氣隙流入 第一側(cè)磁軛8后到達(dá)第一中心爪極2，再直接流入第二側(cè)爪極5。流入第二側(cè)爪極5的磁通 經(jīng)過第二側(cè)磁軛13、第二側(cè)磁軛13與永磁勵磁鐵心16之間的氣隙、永磁勵磁鐵心16再回 到環(huán)形永磁體15，從而形成了整個閉合的主磁路。以上所述也就是永磁體產(chǎn)生的磁通分 流兩路，其中一路經(jīng)電機(jī)相關(guān)部件后自閉合，另一路流向定子鐵心并產(chǎn)生徑向磁通，即在鐵 心中產(chǎn)生徑向磁通的永磁體磁通被分流了，從而降低了電機(jī)的空載反電勢。如果永磁體的 軸向磁通方向相反時，磁路的流向?qū)⑴c前述流向相反，同樣可以降低電機(jī)的空載反電勢。[35]圖4表示本發(fā)明實(shí)施例1的混合勵磁交流無刷爪極電機(jī)在無電勵磁磁場、 20°C溫度、16000rpm轉(zhuǎn)速下的三相空載反電勢波形以及在汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng) 中的直流母線電壓。[36]從圖4可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的混合勵磁交流無刷爪極電機(jī)在無電勵磁磁 場、20°C溫度、16000rpm轉(zhuǎn)速下的三相空載反電勢的峰值約為130V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有永磁電 機(jī)中的空載反電勢，從而降低汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)的電機(jī)逆變器的電壓定額， 并使在高速時對直流母線的電壓沖擊下降。[37]實(shí)施例 2[38]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，本實(shí)施例的交流無刷爪極電機(jī)中的兩 個勵磁部件都采用永磁勵磁部件，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相似，這里就不再重復(fù)敘述。[39]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的交流無刷爪極電機(jī)的分解結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中的標(biāo) 記16’、16”為永磁勵磁鐵心，標(biāo)記15’、15”為環(huán)形永磁體。永磁勵磁鐵心16’連于外殼的 端蓋18上，環(huán)形永磁體15’連接在永磁勵磁鐵心16’上，環(huán)形永磁體15’容納在由中心磁軛 11、第一側(cè)磁軛8、第一側(cè)爪極2以及第一中心爪極3所形成的空間里。永磁勵磁鐵心16” 連接在端蓋19上，環(huán)形永磁體15”連接于永磁勵磁鐵心16”上，環(huán)形永磁體15”容納在由 中心磁軛11、第二側(cè)磁軛13、第二中心爪極4以及第二側(cè)爪極5所形成的空間里，這樣空間 布局緊湊，空間利用率高，從而允許加長電機(jī)定子鐵心的有效長度，同時兩個永磁體都遠(yuǎn)離 定子部分，減小了永磁體的退磁風(fēng)險，從而提高了電機(jī)的熱穩(wěn)定性。
[40]另外，永磁勵磁部件還可以套有不銹鋼套筒14’、14”，將不銹鋼套筒14’、14” 分別內(nèi)嵌于永磁勵磁鐵心16’、16”中，且分別緊貼在環(huán)形永磁體15’、15”的外周側(cè)。不銹 鋼套筒14’、14”用于固定環(huán)形永磁體15’、15”，保證環(huán)形永磁體15’、15”不脫落，且進(jìn)一步 降低了對永磁體機(jī)械強(qiáng)度的要求。[41]本實(shí)施例的交流無刷爪極電機(jī)的主磁通回路由兩個永磁體磁場共同作用產(chǎn) 生，使兩個永磁勵磁部件所產(chǎn)生的磁通方向相反，磁通分別流經(jīng)電機(jī)的各個氣隙、轉(zhuǎn)子、定 子等形成兩個并聯(lián)的磁路。如圖6所示，兩永磁勵磁的磁通分別通過環(huán)形永磁體15’與中 心磁軛11、環(huán)形永磁體15”與中心磁軛11之間的氣隙流入中心磁軛11，進(jìn)而分別到達(dá)第一 中心爪極3和第二中心爪極4，通過轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙流入定子鐵心1形成徑向磁通，再 分別經(jīng)過轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙回到第一側(cè)爪極2和第二側(cè)爪極5，流入第一側(cè)爪極2的磁通 經(jīng)過第一側(cè)磁軛8及第一側(cè)磁軛8與永磁勵磁鐵心16’之間的氣隙回到永磁勵磁鐵心16’， 流入第二側(cè)爪極5的磁通經(jīng)過第二側(cè)磁軛13及第二側(cè)磁軛13與永磁勵磁鐵心16”之間的 氣隙回到永磁勵磁鐵心16”，從而形成了兩個并聯(lián)的磁路。在本發(fā)明實(shí)施例提供的交流無刷 爪極電機(jī)中，主磁通由兩個永磁體磁場共同作用，使電機(jī)主磁通增加，可明顯提高電機(jī)在汽 車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)低速時的出力及其運(yùn)行效率。[42]實(shí)施例 3[43]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，本實(shí)施例的交流爪極電機(jī)為有刷混合 勵磁結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中的電勵磁部件和永磁勵磁部件都固定在轉(zhuǎn)子上，而且還需要電刷滑 環(huán)系統(tǒng)(圖中未示出)。[44]圖7是本發(fā)明實(shí)施例3的交流爪極電機(jī)的分解結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是圖7所示 的交流爪極電機(jī)的三維結(jié)構(gòu)的半剖示意圖。如圖7所示，本實(shí)施例中的中心磁軛11、第一 側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁軛13均為圓盤形。第一側(cè)磁軛8和中心磁軛11緊密接觸，并且電勵 磁繞組7置于第一側(cè)磁軛8和中心磁軛11之間；環(huán)形永磁體15置于中心磁軛11和第二側(cè) 磁軛13之間，并且與中心磁軛11和第二側(cè)磁軛13緊密接觸。在第一側(cè)磁軛8上需設(shè)置一 朝向中心磁軛11的凸起的環(huán)形結(jié)構(gòu)作為電勵磁繞組7的勵磁鐵心，電勵磁繞組7纏繞在其 上，同時該結(jié)構(gòu)也是電勵磁繞組7產(chǎn)生的磁通的流通路徑。也可以將該結(jié)構(gòu)分離出來作為 一單獨(dú)的電勵磁繞組鐵心部件21，如圖11所示。將中心磁軛11、第一側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁 軛13都固定在轉(zhuǎn)子軸9上，使環(huán)形永磁體15和中心磁軛11、第一側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁軛 13彼此之間緊密接觸，盡量沒有氣隙以保證主磁路的磁通，這樣將電勵磁繞組7和環(huán)形永 磁體15固定在轉(zhuǎn)子上，且隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相似，這里就不再敘述。[45]本實(shí)施例的交流有刷爪極電機(jī)的主磁通也由電勵磁磁場和永磁體磁場共同 作用產(chǎn)生，使電勵磁部件和永磁勵磁部件所產(chǎn)生的磁通方向沿軸向相反，磁通分別流經(jīng)電 機(jī)的各個轉(zhuǎn)子、定子等形成兩個并聯(lián)的磁路。[46]如圖8所示，電勵磁磁通與永勵磁磁通沿軸向相對流入中心磁軛11，進(jìn)而到 達(dá)第一中心爪極3和第二中心爪極4，流入定子鐵心1形成徑向磁通，再回到第一側(cè)爪極2 和第二側(cè)爪極5，然后分別經(jīng)過第一側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁軛13進(jìn)入中心磁軛11，形成了兩 個并聯(lián)的磁路。如果兩勵磁磁場的磁通方向沿軸向相背時，磁路的流向?qū)⑴c前述流向相反。 本實(shí)施例也能達(dá)到如實(shí)施例1和2同樣的效果。[47]當(dāng)本實(shí)施例的交流有刷爪極電機(jī)空載時，即電機(jī)無電勵磁磁場時，與實(shí)施例1的說明類似也可以降低電機(jī)空載反電勢，這里就不再重復(fù)敘述。[48]為了避免磁分路，轉(zhuǎn)子軸9應(yīng)采用非磁性鋼。如果轉(zhuǎn)子軸9上有非磁性材料 (如黃銅、非導(dǎo)磁不銹鋼)做的環(huán)20，那么轉(zhuǎn)子軸9可以用磁性鋼制造，如圖9所示。此外， 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還可以采用無軸孔的實(shí)心永磁體，第一側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁軛13也可以是實(shí)心 的，可以將電勵磁繞組7和環(huán)形永磁體15置于三個磁軛之間，再將兩邊的轉(zhuǎn)子軸9分別焊 在第一側(cè)磁軛8和第二側(cè)磁軛13上，如圖10所示。[49]另外，本實(shí)施例中的電勵磁部件可以連接一控制器(圖中未示出)，該控制器 可以控制電勵磁部件的電勵磁電流，可以通過控制勵磁電流的幅值來實(shí)現(xiàn)弱磁控制，從而 實(shí)現(xiàn)電機(jī)恒功率調(diào)速運(yùn)行；避免了在純永磁電機(jī)控制中靠增加直軸電流進(jìn)行弱磁調(diào)速的問 題，降低了電力電子逆變器的電流定額。當(dāng)汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)從恒轉(zhuǎn)矩區(qū)轉(zhuǎn) 換到恒功率區(qū)時，通過控制器的控制來減小電勵磁電流，進(jìn)而可以增加電機(jī)的調(diào)速范圍。[50]本實(shí)施例的交流有刷爪極電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊固，機(jī)械性能好，不存在定子與轉(zhuǎn)子 之間多個氣隙的存在，因而磁路的主磁通比上述實(shí)施例1和實(shí)施例2的主磁通強(qiáng)，即在相同 勵磁情況下電機(jī)的性能更好。[51]另外，在本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的交流爪極電機(jī)中，永磁勵磁部件都是配 置在中心磁軛的側(cè)邊，其與定子部分之間的距離比現(xiàn)有技術(shù)中的距離遠(yuǎn)，因此，永磁體受定 子部分產(chǎn)生的熱的影響較小，減小了永磁體的退磁風(fēng)險，從而提高了電機(jī)的熱穩(wěn)定性，而且 永磁體形狀簡單、磁性能好、磁化均勻、利用程度高。另外，可以將永磁體用非導(dǎo)磁套筒封 裝，可以進(jìn)一步降低對永磁體機(jī)械強(qiáng)度的要求。[52]并且，在本發(fā)明實(shí)施例1和3提供的交流爪極電機(jī)中，在電機(jī)無電勵磁磁場 時，永磁體產(chǎn)生的磁通將分流兩路，其中一路經(jīng)電機(jī)相關(guān)部件后自閉合，另一路流向定子鐵 心并產(chǎn)生徑向磁通，即在鐵心中產(chǎn)生徑向磁通的永磁體磁通被分流了，從而降低了電機(jī)的 空載反電勢，減小了對汽車皮帶驅(qū)動的啟/停弱混系統(tǒng)中電力電子控制器的伏安要求。[53]本發(fā)明提供一種交流爪極電機(jī)的新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特別適用于在汽車混合動力 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)動機(jī)快速啟動/停止和發(fā)電功能的集成單元BSG電機(jī)，也可用于其它有 調(diào)速要求的驅(qū)動或發(fā)電場合。[54]上面，以舉例的方式說明了本發(fā)明的交流爪極電機(jī)的實(shí)施例，但是本發(fā)明并 不局限于上述實(shí)施例。例如永磁體結(jié)構(gòu)可以采用具有與電勵磁磁通相反的軸向磁通的其他 結(jié)構(gòu)形狀。[55]另外，在本發(fā)明的上述實(shí)施例1和2中，通過非導(dǎo)磁環(huán)分別將第一中心爪極與 第一側(cè)爪極、以及第二中心爪極與第二側(cè)爪極焊接在一起，但是，連接方法不局限于此，也 可以通過螺釘、燕尾槽等連接方式將這些爪極連接在一起。[56]此外，在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，在環(huán)形永磁體的外側(cè)設(shè)置有非導(dǎo)磁套管，但 是根據(jù)電機(jī)的使用環(huán)境，也可以省略該非導(dǎo)磁套管。[57]另外，本發(fā)明的上述實(shí)施例1和2，也與實(shí)施例3 —樣，為了避免磁分路，轉(zhuǎn)子 軸9應(yīng)采用非磁性鋼。如果轉(zhuǎn)子軸9上套有非磁性材料(如黃銅、非導(dǎo)磁不銹鋼)做的環(huán) 20，那么轉(zhuǎn)子軸9可以用磁性鋼制造。[58]還有，在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，采用了不銹鋼環(huán)、不銹鋼轉(zhuǎn)子軸以及不銹鋼 套管，但是這些部件的材料不局限于不銹鋼，也可以采用具有良好機(jī)械性能的其它非導(dǎo)磁材料。 [59]本發(fā)明的實(shí)施例只是本發(fā)明的例子，不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明 的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種交流爪極電機(jī)，主要由外殼、連于外殼上的定子、轉(zhuǎn)子和兩個勵磁部件構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、中心磁軛、第一側(cè)磁軛、第二側(cè)磁軛及設(shè)置在所述中心磁軛、所述第一側(cè)磁軛和所述第二側(cè)磁軛上的爪極，其特征在于，所述兩個勵磁部件分別設(shè)置在由所述中心磁軛、第一側(cè)磁軛、第二側(cè)磁軛和所述爪極構(gòu)成的空間內(nèi)，所述兩個勵磁部件的軸向勵磁磁通的方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于，所述勵磁部件一個是電勵磁部 件，另一個是永磁勵磁部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于， 所述電勵磁部件和所述永磁勵磁部件固定在所述外殼上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于，還包括非導(dǎo)磁套筒，所述非導(dǎo)磁套筒緊貼在所述永磁勵磁部件的外周側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于， 所述電勵磁部件和所述永磁勵磁部件固定在所述轉(zhuǎn)子上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于， 所述電勵磁部件與所述中心磁軛和所述第一側(cè)磁軛緊密接觸， 所述永磁勵磁部件與所述中心磁軛和所述第二側(cè)磁軛緊密接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于，所述電勵磁部件連接一控制器，所述控制器控制所述電勵磁部件的勵磁電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于，當(dāng)所述交流爪極電機(jī)從恒轉(zhuǎn)矩區(qū)轉(zhuǎn)換到恒功率區(qū)時，所述控制器減小所述電勵磁部件 的勵磁電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于， 所述勵磁部件均為永磁勵磁部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交流爪極電機(jī)，其特征在于， 所述永磁勵磁部件固定在所述外殼上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種交流爪極電機(jī)，主要由外殼、連于外殼上的定子、轉(zhuǎn)子和兩個勵磁部件構(gòu)成。所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、中心磁軛、第一側(cè)磁軛、第二側(cè)磁軛及設(shè)置在所述中心磁軛、所述第一側(cè)磁軛和所述第二側(cè)磁軛上的爪極。所述兩個勵磁部件分別設(shè)置在由所述中心磁軛、第一側(cè)磁軛、第二側(cè)磁軛和所述爪極構(gòu)成的空間內(nèi)，所述兩個勵磁部件的軸向勵磁磁通的方向相反。本發(fā)明提供的一種交流爪極電機(jī)可以使電機(jī)主磁通增加，提高電機(jī)的磁能積，可明顯提高電機(jī)在低速時的出力及其運(yùn)行效率。
文檔編號H02K1/22GK101882821SQ20091013592
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者王禮恒, 蔡蔚 申請人:精進(jìn)電動科技(北京)有限公司