本發(fā)明涉及一種永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)，所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)能夠在磁場(chǎng)削弱區(qū)域中運(yùn)行。

背景技術(shù)：

這種電機(jī)的示例是所謂的永久勵(lì)磁的同步電機(jī)。永久勵(lì)磁的同步電機(jī)用在需完成電驅(qū)動(dòng)任務(wù)的多個(gè)領(lǐng)域中。在工業(yè)應(yīng)用中，例如在機(jī)床或生產(chǎn)機(jī)器中，其用作為高動(dòng)態(tài)的伺服電機(jī)。由于其與其他機(jī)器類型相比高的功率密度，所述永久勵(lì)磁的同步電機(jī)優(yōu)選也應(yīng)用在電動(dòng)交通的領(lǐng)域中，在那里，可用的結(jié)構(gòu)空間通常大小有限。但是，永久勵(lì)磁的同步電機(jī)通常也用作為發(fā)電機(jī)，例如在環(huán)境中再生的能量，例如風(fēng)力。

與電勵(lì)磁的同步電機(jī)相比，永久勵(lì)磁的同步電機(jī)的特征在于提高的效率。由于永久勵(lì)磁的同步電機(jī)能夠放棄電勵(lì)磁，節(jié)約了歐姆損耗。機(jī)器的勵(lì)磁磁場(chǎng)通常由永磁體產(chǎn)生，所述永磁體設(shè)置在機(jī)器的轉(zhuǎn)子中。在永久勵(lì)磁的同步電機(jī)中，能夠放棄滑環(huán)接觸部，所述滑環(huán)接觸部在電勵(lì)磁的同步電機(jī)中是必需的，以便用電流供給設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈。由此，永久勵(lì)磁的機(jī)器的維護(hù)耗費(fèi)也相對(duì)于電勵(lì)磁的機(jī)器降低。

然而，永久勵(lì)磁的缺點(diǎn)在于，不能容易地改變勵(lì)磁磁場(chǎng)。原則上，同步電機(jī)能夠通過下述方式不在其額定轉(zhuǎn)速上運(yùn)行：控制所謂的磁場(chǎng)削弱區(qū)域。在所述區(qū)域中，機(jī)器以最大的額定功率運(yùn)行，其中隨著轉(zhuǎn)速增大，由機(jī)器輸出的轉(zhuǎn)矩減小。電勵(lì)磁的同步電機(jī)能夠非常簡(jiǎn)單地通過下述方式在磁場(chǎng)削弱區(qū)域中運(yùn)行：產(chǎn)生勵(lì)磁電流。

雖然在永久勵(lì)磁的機(jī)器中已知如下方案：經(jīng)由機(jī)器的定子的適當(dāng)?shù)耐姰a(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)分量，所述氣隙磁場(chǎng)分量與由永磁體產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場(chǎng)相反作用，進(jìn)而削弱所述勵(lì)磁磁場(chǎng)。然而，對(duì)機(jī)器的這種控制引起提高的損耗，使得機(jī)器在所述區(qū)域中僅能夠以降低的效率運(yùn)行。

為了能夠使永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)在磁場(chǎng)削弱區(qū)域中運(yùn)行，而在此機(jī)器的效率不明顯變差，從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于機(jī)械的磁場(chǎng)削弱的方法。因此，CN101783536A示出具有埋入的沿切向方向磁化的永磁體的永久勵(lì)磁的同步電機(jī)，分別徑向向外觀察，可徑向移動(dòng)的短路塊連接于所述永磁體。所述短路塊經(jīng)由彈簧預(yù)緊，使得所述短路塊在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低時(shí)處于轉(zhuǎn)子的磁絕緣的區(qū)域中。隨著轉(zhuǎn)速增大，短路塊克服彈簧拉力被向外壓，在那里，所述短路塊為磁通量形成短路路徑。經(jīng)由所述短路路徑引導(dǎo)的漏磁通量減小機(jī)器的有效氣隙通量，使得控制磁場(chǎng)削弱運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于的目的是，能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)于已知的現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的機(jī)械的磁場(chǎng)削弱。

所述目的通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的有利的實(shí)施方式可在從屬權(quán)利要求中得出。

根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)發(fā)電機(jī)包括定子和經(jīng)由氣隙與定子間隔開的轉(zhuǎn)子。為了在機(jī)器的氣隙中產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子的磁體凹部中設(shè)置有永磁體。為了能夠以機(jī)械的方式和方法引起磁場(chǎng)削弱，機(jī)器還包括在徑向伸展的槽中引導(dǎo)的可移動(dòng)的漏磁通量引導(dǎo)件。經(jīng)由所述漏磁通量引導(dǎo)件的徑向位置，能夠影響氣隙中的勵(lì)磁磁場(chǎng)的密度。

現(xiàn)在，本發(fā)明基于下述知識(shí)，通過下述方式能夠明顯減少成本密集的磁體材料的使用：漏磁通量引導(dǎo)件沿徑向方向觀察設(shè)置在永磁體之下。因此，永磁體靠近機(jī)器的氣隙，使得由永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子的鐵中經(jīng)受小的磁阻。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置中可避免：如在CN101783536A中提出的永磁體被氣隙間隔開，用于實(shí)現(xiàn)用于可運(yùn)動(dòng)的漏磁通量引導(dǎo)件的空間。

有利地，在此，永磁體基本上切向于轉(zhuǎn)子的環(huán)周方向磁化。換言之，永磁體的磁化方向以正交于徑向方向和轉(zhuǎn)子的軸向?qū)ΨQ軸線的方式構(gòu)成。

在本發(fā)明的尤其有利的設(shè)計(jì)方案中，轉(zhuǎn)子的特征在于，漏磁通量引導(dǎo)件的徑向向外定向的移動(dòng)引起勵(lì)磁通量的密度的減小。以所述方式和方法，能夠利用離心力來控制磁場(chǎng)削弱運(yùn)行，所述離心力隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大而升高。為了在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低時(shí)提供完全由永磁體產(chǎn)生的通量，能夠?qū)⒙┐磐恳龑?dǎo)件例如通過彈簧沿徑向方向向內(nèi)預(yù)緊。通過隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大而升高的離心力，漏磁通量引導(dǎo)件克服彈簧拉力向外加速，進(jìn)而提高機(jī)器的漏磁通量。

此外，在本發(fā)明的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)包括用于故障信號(hào)的信號(hào)輸入端以及用于將漏磁通量件徑向向外主動(dòng)移動(dòng)的執(zhí)行器。如果現(xiàn)在例如在電運(yùn)行的交通工具中已知故障，那么借助于執(zhí)行器，全部勵(lì)磁通量能夠經(jīng)由漏磁通件與機(jī)器轉(zhuǎn)速無關(guān)地短路。

機(jī)器的另一個(gè)有利的構(gòu)成方案的特征在于，槽設(shè)置在具有第一導(dǎo)磁率的第一材料中，磁體凹部設(shè)置在具有第二導(dǎo)磁率的第二材料中，所述第二導(dǎo)磁率大于第一導(dǎo)磁率，其中槽與磁體凹部徑向?qū)R地設(shè)置，使得漏磁通量引導(dǎo)件能夠至少部分地從槽移動(dòng)到磁體凹部中。只要漏磁通量引導(dǎo)件處于具有低導(dǎo)磁率的第一材料的區(qū)域中，那么所述漏磁通量引導(dǎo)件不對(duì)由永磁體產(chǎn)生的磁通量示出明顯的漏磁通量路徑。為了導(dǎo)入磁場(chǎng)削弱區(qū)域，將漏磁通量引導(dǎo)件分別從槽移動(dòng)到磁體凹部中，使得所述漏磁通量引導(dǎo)件越來越接近具有較高的導(dǎo)磁率的第二材料。漏磁通量引導(dǎo)件進(jìn)入到磁體凹部越深，那么越高導(dǎo)磁率的轉(zhuǎn)子材料可用于漏磁通量。

在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，用于轉(zhuǎn)子的輪輻構(gòu)造類型通過下述方式產(chǎn)生：轉(zhuǎn)子具有中央的、基本上柱形的、由第一材料構(gòu)成的基本體，其中構(gòu)成有槽和橫截面呈部分環(huán)形的、由第二材料構(gòu)成的多個(gè)磁通量引導(dǎo)件，多個(gè)磁通量引導(dǎo)件在基本體的側(cè)表面上設(shè)置成完整的環(huán)，其中各兩個(gè)磁通量引導(dǎo)件通過磁體凹部沿環(huán)周方向彼此間隔開。磁通量引導(dǎo)件在此能夠形狀配合地與基本體連接。得到分區(qū)段的轉(zhuǎn)子構(gòu)造形式，所述轉(zhuǎn)子構(gòu)造在生產(chǎn)成本方面也具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。例如能夠考慮的是，柱形的基本體由第一低導(dǎo)磁的材料構(gòu)成為實(shí)心體，并且磁通量引導(dǎo)件由高導(dǎo)磁的電工鋼板構(gòu)成，所述電工鋼板在軸向方向上相互沖壓封裝。由于磁通量引導(dǎo)件具有呈部分環(huán)形的橫截面，與全圓形的或全環(huán)形的元件相比，減少鋼板邊角料。

根據(jù)在之前描述的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式的電動(dòng)發(fā)電機(jī)突出地適合應(yīng)用在至少部分地電驅(qū)動(dòng)的交通工具中，例如電池運(yùn)行的電交通工具或混合動(dòng)力交通工具。

附圖說明

下面，本發(fā)明根據(jù)在附圖中示出的示例性的實(shí)施方式詳細(xì)描述。

具有相同功能的元件在此在全部附圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。

附圖示出：

圖1示出永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的從現(xiàn)有技術(shù)中已知的構(gòu)造；

圖2示出處于第一運(yùn)行狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施方式；以及

圖3示出處于第二運(yùn)行狀態(tài)的根據(jù)圖2的轉(zhuǎn)子的實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

圖1示出永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的從現(xiàn)有技術(shù)中已知的構(gòu)造。在以齒繞線圈技術(shù)制成的定子1中僅示出呈部分環(huán)形的局部。定子1同心地包圍構(gòu)成為內(nèi)部旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子2，所述轉(zhuǎn)子抗扭地與轉(zhuǎn)子軸9連接。定子1和轉(zhuǎn)子2沿徑向方向經(jīng)由氣隙8彼此間隔開。為了產(chǎn)生徑向地充滿氣隙8的勵(lì)磁磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子2具有埋入磁體凹部的永磁體4。所述永磁體4沿轉(zhuǎn)子2的環(huán)周方向磁化，進(jìn)而正交于轉(zhuǎn)子的徑向和軸向方向磁化。每個(gè)永磁體4沿環(huán)周方向在兩側(cè)與兩個(gè)由高導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁通量引導(dǎo)件6相鄰，所述高導(dǎo)磁材料例如是沖壓封裝的電工鋼板。在所述磁通量引導(dǎo)件6之內(nèi)，首先沿環(huán)周方向離開永磁體4的磁通量朝向徑向方向偏轉(zhuǎn)，使得磁通線基本上徑向地遍布?xì)庀?。轉(zhuǎn)子2除了永磁體4之外由兩個(gè)其他主要元件構(gòu)成：基本體5，所述基本體形成與轉(zhuǎn)子軸9的抗扭的連接，并且設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的徑向內(nèi)部區(qū)域中；和與所述基本體5形狀配合地連接的磁通量引導(dǎo)件6。在安裝時(shí)，能夠?qū)⒋磐恳龑?dǎo)件6軸向地推到基本體5的相應(yīng)的形狀配合元件7上。磁通量引導(dǎo)件6的環(huán)周側(cè)的擴(kuò)展在此選擇成，使得在磁通量引導(dǎo)件之間的中間空間中留有用于容納永磁體4的磁體凹部。

為了能夠?qū)⑦@種永久勵(lì)磁的電動(dòng)發(fā)電機(jī)在磁場(chǎng)削弱區(qū)域中運(yùn)行，必須將適當(dāng)?shù)碾娏鞣至孔⑷氲綑C(jī)器的定子電流中，所述電流分量與由永磁體4產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場(chǎng)反作用。然而，這種電的磁場(chǎng)削弱與機(jī)器之內(nèi)的提高的損耗進(jìn)而與伴隨于此的其效率的降低相關(guān)聯(lián)，該電的磁場(chǎng)削弱例如能夠借助于已知的磁場(chǎng)導(dǎo)向控制實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在，隨后兩個(gè)附圖示例性地示出，能夠如何基于本發(fā)明改進(jìn)在圖1中示出的電動(dòng)發(fā)電機(jī)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的電效率的磁場(chǎng)削弱運(yùn)行。

圖2示出處于第一運(yùn)行狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子2的實(shí)施方式。出于清楚的原因，放棄示出定子1，因?yàn)楸景l(fā)明僅在轉(zhuǎn)子2的構(gòu)造方面表現(xiàn)。因此，在此也能夠考慮由齒繞線圈纏繞的定子，如所述定子在圖1中示出。

在示出的運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)器以小于或等于機(jī)器額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在這種運(yùn)行狀態(tài)下，提供最大可能的勵(lì)磁通量。在圖中示出的轉(zhuǎn)子2也包括基本上柱形構(gòu)成的基本體5，沿徑向方向高導(dǎo)磁的磁通量引導(dǎo)件6沿環(huán)周方向彼此相鄰地連接于所述基本體。為了將磁通量引導(dǎo)件6與基本體5連接，在此也設(shè)有形狀配合元件7?；旧现蔚幕倔w5由第一材料制成，磁通量引導(dǎo)件6由所述第二材料制成，其中所述第一材料的導(dǎo)磁率明顯小于第二材料的導(dǎo)磁率。理想地，基本體5的第一材料是近似磁絕緣的。

在基本體5中加工槽12，在所述槽中徑向地引導(dǎo)漏磁通量引導(dǎo)件。槽12在徑向方向上與磁體凹部3對(duì)齊，所述磁體凹部將磁通量引導(dǎo)件6沿環(huán)周方向彼此隔開并且容納用于產(chǎn)生勵(lì)磁通量的永磁體4。通過槽12和磁體凹部3的所述對(duì)齊的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)漏磁通量引導(dǎo)件10的徑向定向的移動(dòng)。漏磁通量引導(dǎo)件10因此能夠徑向地向外定向，即朝向氣隙8的方向離開槽12移動(dòng)到磁體凹部3中。在圖2中示出的位置中，漏磁引導(dǎo)件10位于槽12的處于徑向內(nèi)部的底部上。所述位置在示出的運(yùn)行狀態(tài)下通過示意地示出的彈簧11迫拉，所述彈簧將漏磁通量引導(dǎo)件12徑向地預(yù)緊到所述槽底部上。

在該示出的位置中，漏磁通量引導(dǎo)件10由基本體5的低導(dǎo)磁的材料在環(huán)周方向上包圍。在所述位置中，漏磁通量引導(dǎo)件10幾乎不對(duì)機(jī)器的氣隙8中的有效磁通量產(chǎn)生影響。

相反地，圖3示出處于第二運(yùn)行狀態(tài)的根據(jù)圖2的轉(zhuǎn)子2的實(shí)施方式。在所述運(yùn)行狀態(tài)中，轉(zhuǎn)子2具有明顯高于額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速。伴隨于此的離心力將磁通量引導(dǎo)件10克服彈簧11的預(yù)緊力沿徑向方向從槽12移動(dòng)到磁體凹部3中。高導(dǎo)磁的漏磁通量引導(dǎo)件10現(xiàn)在沿環(huán)周方向與同樣高導(dǎo)磁的磁通量引導(dǎo)件6相鄰。這引起，由永磁體4產(chǎn)生的磁通量的大部分現(xiàn)在經(jīng)由漏磁通量引導(dǎo)件10閉合。所述通量部分因此不再可用于在氣隙8中產(chǎn)生勵(lì)磁通量。因此，在磁場(chǎng)削弱運(yùn)行中運(yùn)行機(jī)器。

附圖標(biāo)記列表：

1 定子

2 轉(zhuǎn)子

3 磁體凹部

4 永磁體

5 基本體

6 磁通量引導(dǎo)件

7 形狀配合元件

8 氣隙

9 轉(zhuǎn)子軸

10 漏磁通量引導(dǎo)件

11 彈簧

12 槽