專利名稱：用于移動作業(yè)機械的永磁電機的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及旋轉(zhuǎn)電機。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括內(nèi)部永磁體的轉(zhuǎn)子。此夕卜，本發(fā)明涉及用于例如移動作業(yè)機械的一種永磁電機。此外，本發(fā)明涉及一種移動作業(yè)機械。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)電機，諸如電動機和發(fā)電機，通常包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子和定子布置成使得在兩者之間產(chǎn)生磁通量。在永磁“PM”電機中，多個永磁體通常被安裝在轉(zhuǎn)子上，而定子設(shè)有定子繞組。永磁體和定子繞組中的電流使磁通量跨越轉(zhuǎn)子與定子之間的空氣間隙流動。永磁電機的轉(zhuǎn)子通常包括鐵磁芯結(jié)構(gòu)、軸和永磁體，永磁體被布置成產(chǎn)生磁通量以便形成轉(zhuǎn)子的磁極。當(dāng)設(shè)計永磁電機的轉(zhuǎn)子時，要考慮各種方面。轉(zhuǎn)子的電磁特性應(yīng)當(dāng)使得其能夠以足夠低的損耗的提供所需性能，轉(zhuǎn)子的機械特性應(yīng)當(dāng)使得轉(zhuǎn)子的機械結(jié)構(gòu)能承受因而發(fā)生的機械應(yīng)力，且轉(zhuǎn)子的熱特性應(yīng)當(dāng)使得由損耗產(chǎn)生的熱能從轉(zhuǎn)子去除。此外，高質(zhì)量永磁材料的高價使得需要使用在轉(zhuǎn)子中的永磁材料的量最少。公開文件EP2362525揭示了包含埋入式永磁體即內(nèi)部永磁體的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域、磁軛區(qū)域和磁極區(qū)域與磁軛區(qū)域之間橋接部的空腔。永磁體位于空腔內(nèi)，且它們被布置成產(chǎn)生沿徑向穿透磁極區(qū)域的磁通量，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極。穿透每個磁極區(qū)域的磁通量的方向限定相應(yīng)磁極的直軸，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸。所述空腔具有未被永磁材料填充的部分，從而形成用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域，且由此減少所需的永磁材料的量。將在磁極與磁軛區(qū)域之間的橋接部的形狀和尺寸選擇成平衡轉(zhuǎn)子的作用相反(counter-opposing)的電磁特性和機械特性。盡管轉(zhuǎn)子包括上述非鐵磁區(qū)域，但永磁體的漏磁通量可能仍然構(gòu)成永磁體產(chǎn)生的總磁通量的很大部分。因此，需要進(jìn)一步減少永磁體的漏磁通量，以便減少所需的昂貴的永磁材料的量。公開文件US2008272667描述了一種永磁體轉(zhuǎn)子，其包括多個條形孔、與條形孔分開的多個磁通阻擋件、以及與條形孔和磁通阻擋件分開的多個磁槽。轉(zhuǎn)子還包括多個永磁體，每個永磁體定位在磁槽中的一個內(nèi)。多個導(dǎo)通條各自定位在條形孔中的一個內(nèi)。第一端部環(huán)聯(lián)接到導(dǎo)通條的第一端，而第二端部環(huán)聯(lián)接到導(dǎo)通條的第二端。公開文件EP2012410描述了一種減少齒槽轉(zhuǎn)矩和振動噪聲的永磁轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括嵌入轉(zhuǎn)子的鐵芯內(nèi)的永磁體和用于減少在永磁體的邊緣處的漏磁通量的非磁性磁通量阻擋件。公開文件US2005269888描述了一種永磁體轉(zhuǎn)子，該永磁體轉(zhuǎn)子包括嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)的永磁體和非磁性磁通量阻擋件，所述非磁性磁通量阻擋件用于減少在永磁體的邊緣處的漏磁通量并用于防止定子產(chǎn)生的磁通量偏離成流入永磁體
發(fā)明內(nèi)容
下面陳述簡化的發(fā)明內(nèi)容以便提供對各發(fā)明實施例的一些方面的基本理解。本發(fā)明內(nèi)容并不是本發(fā)明的詳盡綜述。本發(fā)明內(nèi)容并非旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素或者記述本發(fā)明的范圍。以下發(fā)明內(nèi)容僅以簡要形式給出本發(fā)明的某些概念，作為本發(fā)明示例性實施例的更詳細(xì)描述的前序。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于例如移動作業(yè)機械的永磁電機的新型轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括:-鐵磁芯結(jié)構(gòu)，該鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域、磁軛區(qū)域和磁極區(qū)域與磁軛區(qū)域之間的橋接部的空腔；以及-永磁體，永磁體位于空腔內(nèi)且被布置成產(chǎn)生沿徑向穿透磁極區(qū)域的磁通量，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極，穿透每個磁極區(qū)域的磁通量的方向限定相應(yīng)磁極的直軸，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸。所述空腔具有朝向交軸延伸且沒有永磁體的部分。因此，形成用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域。此外，所述空腔的上述部分具有朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線彎曲的形狀，且所述空腔的所述部分的徑向高度大于所述永磁體的抵靠在所述空腔的所述部分上的那些部分的徑向厚度。由于所述空腔的所述部分具有朝向幾何旋轉(zhuǎn)軸線彎曲的形狀，所述空腔可做成更長，且由此會使圍繞非鐵磁區(qū)域的漏磁通量的路徑更長。這進(jìn)一步減少永磁體的漏磁通量。限定空腔的上述部分且面向非鐵磁區(qū)域的鐵磁芯結(jié)構(gòu)具有在垂直于轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)的輪廓，使得:a)輪廓中的每個均在所述輪廓的從所述輪廓的第一點到所述輪廓的第二點的部分上是曲線的，所述第一點距所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)，所述第二點距所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線最近，b)所述輪廓中的每個的曲率半徑均取決于到所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線的距離，從而所述曲率半徑在所述輪廓的從所述輪廓的第一點到所述輪廓的第二點的部分上是所述距離的遞升函數(shù)，并且c)每個所述輪廓均在所述輪廓的所述第一點處大致相切地定向并與相關(guān)永磁體相交。由于上述特征a)_c)，空腔可在不過度犧牲轉(zhuǎn)子的機械特性的情況下沿徑向朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線延伸。通過減少永磁體的漏磁通量，可減少永磁材料的需要量。永磁體有利地但非必須地成矩形棱柱，矩形棱柱的永磁體比例如彎曲的永磁體制造起來更經(jīng)濟。此外，彎曲形狀可利用被布置成形成片段線的弧形的兩個或更多個矩形永磁體來近似得到。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于移動作業(yè)機械的新型永磁電機。該永磁電機包括定子和轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種新型移動作業(yè)機械。該移動作業(yè)機械包括:-燃機，以及-在所述燃機與所述移動作業(yè)機械的一個或更多個輪子之間的機電功率傳輸鏈，其中所述機電傳輸鏈包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個永磁電機。移動作業(yè)機械優(yōu)選地包括布置成冷卻移動作業(yè)機械的液壓系統(tǒng)和機電功率傳輸鏈兩者的液體冷卻系統(tǒng)。該移動作業(yè)機械可例如是牽引車、斗式裝料機、刮路機、推土機或具有輪子和/或履帶的任何其它作業(yè)機械。在所附從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的多個非限制性示例性實施例。結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)具體示例實施例的以下描述將更好地理解本發(fā)明的各示例實施例的結(jié)構(gòu)和操作方法以及其其它目的和優(yōu)點。動詞“包括”作為開放式限定用在本文獻(xiàn)中，即，既不排除也不要求未記載特征的存在。除非另有明確陳述，從屬權(quán)利要求中記載的特征可相互自由組合。


下文在示例的意義上且參照附圖更詳細(xì)地揭示本發(fā)明的示例性實施例和其優(yōu)點，附圖中:圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的永磁電機的剖視圖，該剖面是沿垂直于轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的平面截取的，圖1b示出圖1a的局部放大圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的轉(zhuǎn)子的剖視圖，該剖面是沿垂直于轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的平面截取的，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的轉(zhuǎn)子的剖視圖，該剖面是沿垂直于轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的平面截取的，以及圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械的示意圖。
具體實施例方式下文參照圖1a和Ib描述根據(jù)本發(fā)明的有利的且示例性的實施例的轉(zhuǎn)子。圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的永磁電機的剖視圖。永磁電機包括附接到軸132的轉(zhuǎn)子101和設(shè)有定子繞組134的定子133。圖1a所示的剖面是沿垂直于轉(zhuǎn)子101的幾何旋轉(zhuǎn)軸線111的平面截取的，即該剖面是沿坐標(biāo)系199的xy平面截取的。幾何旋轉(zhuǎn)軸線111平行于坐標(biāo)系199的z軸。圖1b示出圖1a的部分130的放大圖。轉(zhuǎn)子101包括鐵磁芯結(jié)構(gòu)102，該鐵磁芯結(jié)構(gòu)102可由沿轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線111的方向堆疊的鐵磁鋼板組成。作為另一示例性替代方式，鐵磁芯結(jié)構(gòu)102可由實心鋼制成，且此外其可與軸132是一體的。還可能的是鐵磁芯結(jié)構(gòu)102由鐵素體或鐵粉末成分諸如SOMALOY’f (軟磁成分)制成或包括這些物質(zhì)。在鐵磁芯結(jié)構(gòu)由實心鋼制成的情況下，轉(zhuǎn)子與定子之間的空氣間隙通常比在鐵磁芯結(jié)構(gòu)由堆疊的鋼板組成的情況下的空氣間隙大，從而將定子槽造成的脈動損耗保持在足夠低的水平。鐵磁芯結(jié)構(gòu)102包括空腔，所述空腔將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域103、磁軛區(qū)域104以及磁極區(qū)域與磁軛區(qū)域之間的橋接部105、106，如圖1b所示。轉(zhuǎn)子101包括位于空腔中并被布置成產(chǎn)生沿徑向穿透磁極區(qū)域的磁通量的永磁體，諸如永磁體107和108，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極。在圖1a中，為了說明目的示出磁通線151、152和153。穿透每個磁極區(qū)域的磁通量的方向限定相應(yīng)磁極的直軸D，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸Q。圖1a和Ib中示出直軸和交軸。所述空腔具有朝向交軸Q延伸且沒有永磁體的部分，諸如部分109和110。因此，形成了用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域。此外，所述空腔的上述部分具有朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線111彎曲的形狀，且如圖1b所示，所述空腔的所述部分的徑向高度H大于永磁體的抵靠在所述空腔的所述部分上的那些部分的徑向厚度T。所述空腔的所述部分的徑向高度H有利的比永磁體的抵靠在所述空腔的所述部分上的那些部分的徑向厚度T大至少10%。由于所述空腔的這些部分具有朝向幾何旋轉(zhuǎn)軸線彎曲的形狀，所以所述空腔可做成更長，且由此會使圍繞非鐵磁區(qū)域的漏磁通量的路徑更長。這進(jìn)一步減少永磁體的漏磁通量。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子中，鐵磁芯結(jié)構(gòu)的、限定所述空腔的上述部分109和110且面向非鐵磁區(qū)域的表面112和113在垂直于轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線111的平面內(nèi)具有輪廓，使得每個輪廓在從輪廓的最遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的第一點114到輪廓的最靠近轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的第二點115的輪廓部分上是曲線的。從鐵磁芯體結(jié)構(gòu)的材料中的機械應(yīng)力方面看，輪廓的光滑的且曲線的形狀是有利的。如果輪廓具有例如指向鐵磁芯結(jié)構(gòu)的材料并且朝向所述空腔開放的尖角，則高局部應(yīng)力最大值往往形成在尖角頂點附近。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子中，每個輪廓的曲率半徑R有利地取決于到轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線111的距離，從而曲率半徑R在輪廓的從輪廓的第一點114到輪廓的第二點115的部分上是該距離的遞升函數(shù)。因此，該輪廓在從第一點114到第二點115的部分上具有螺旋的形式。因此，輪廓的曲率半徑R使得導(dǎo)致鐵磁芯結(jié)構(gòu)的材料中的高局部機械應(yīng)力最大值的趨勢更小，其中造成鐵磁芯結(jié)構(gòu)的材料中的機械應(yīng)力的離心加速度ω2Γ更高。在上述公式ω2ι.中，ω是轉(zhuǎn)子的角速度，而r是到幾何旋轉(zhuǎn)軸線的距離。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子中，每個輪廓在其距轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線的最遠(yuǎn)點處大致相切地定向并與相關(guān)的永磁體相交。這在圖1b中示出，其中該輪廓距幾何旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)且在點144處與永磁體107相交，在點144處輪廓與切向線154平行。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子中，永磁體是矩形棱柱，每個永磁體的磁化方向大致垂直于該永磁體的兩個彼此相反的小平面，且通過該永磁體的質(zhì)心且垂直于永磁體的兩個彼此相反的小平面的空間線是大致徑向的。這在圖1b中示出，其中永磁體107的磁化方向116用大致垂直于永磁體107的兩個彼此相反的小平面117和118的箭頭示出，且通過永磁體107的質(zhì)心并垂直于永磁體的兩個彼此相反的小平面117和118的空間線119是大致徑向的，即空間線119與幾何旋轉(zhuǎn)軸線111相交。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子中，鐵磁芯結(jié)構(gòu)在其處于轉(zhuǎn)子的相鄰磁極之間的外表面上包括溝槽，諸如溝槽120和121，用于使相切地作為轉(zhuǎn)子的每個磁極內(nèi)的最外部的橋接部105變窄，從而減少永磁體的漏磁通量。術(shù)語“相切地作為最外部(tangentially as outmost)”意思是在由圖1a所示的角度φ和-φ限定的方向上的最外部。有利地是，在轉(zhuǎn)子的相鄰磁極之間存在兩個溝槽諸如溝槽120和122，從而在這兩個溝槽之間有脊部123。脊部123的目的是增加交軸感應(yīng)系數(shù)Lq。在圖1a所示的永磁體電機中，直軸感應(yīng)系數(shù)Ld比交軸感應(yīng)系數(shù)Lq小，因為永磁體的相對磁導(dǎo)率μ r比鐵磁芯結(jié)構(gòu)102的材料的磁導(dǎo)率顯著小?？捎捎来烹姍C產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩Tk大致為:TR≈ CXUs2 (I/Lq-1/Ld) sin (2 δ ), (1)其中Us為定子電壓，δ為在直軸D與由永磁體和定子電流產(chǎn)生的定子磁通量的空間矢量之間的電角度方面的角度，而C是取決于磁極對數(shù)量、定子電壓頻率和相位數(shù)量的常數(shù)。從方程(I)可以看出的，可通過增加交軸感應(yīng)系數(shù)Lq來增加δ=135電角度時產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩的最大值。通過增加交軸感應(yīng)系數(shù)Lq的脊部123的輔助而增加磁阻轉(zhuǎn)矩Τκ，能夠?qū)崿F(xiàn)以較少量的昂貴的永磁材料來實現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)矩。相互相鄰永磁體107和108之間的橋接部106沿切向薄到能夠考慮機械強度條件是有利的，從而使經(jīng)由該橋接部106的漏磁通量最小。橋接部106的角部為圓角是有利的，從而進(jìn)一步減少漏磁通量。圓角125具有從相應(yīng)永磁體107的表面117朝向轉(zhuǎn)子的空氣間隙表面彎曲并再回到永磁體107的側(cè)面的形狀。在圖1a和Ib所示的永磁電機的轉(zhuǎn)子101中，轉(zhuǎn)子的永磁體的數(shù)量與磁極的數(shù)量的比是2，即轉(zhuǎn)子的每個磁極存在兩個永磁體。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子201的剖視圖，其中轉(zhuǎn)子的每個磁極有一個永磁體。圖2所示的剖面是沿垂直于轉(zhuǎn)子201的幾何旋轉(zhuǎn)軸線211的平面截取的，即該剖面是沿坐標(biāo)系299的xy平面截取的。轉(zhuǎn)子201包括鐵磁芯結(jié)構(gòu)202，該鐵磁芯結(jié)構(gòu)202包括將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域、磁軛區(qū)域和磁極區(qū)域與磁軛區(qū)域之間橋接部的空腔。轉(zhuǎn)子201包括位于空腔內(nèi)并布置成產(chǎn)生沿徑向穿透磁極區(qū)域的磁通量的永磁體,諸如永磁體207，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極。穿透每個磁極區(qū)域的磁通量的方向限定相應(yīng)磁極的直軸D，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸Q。所述空腔具有朝向交軸Q延伸且沒有永磁體的部分，諸如部分209和210，從而形成用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域?？涨坏倪@些部分具有朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線211彎曲的形狀，且所述空腔的這些部分的徑向高度大于永磁體的抵靠在空腔的這些部分上的部分的徑向厚度。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子301的剖視圖，其中轉(zhuǎn)子的每個磁極有三個永磁體。磁極之一包括相切地作為最外部的永磁體307和308以及在永磁體307和308之間的永磁體331。如圖3所示，這三個永磁體307、331和308布置成近似弧形。同樣能夠使用單個彎曲永磁體來代替三個永磁體307、308和331，但制造彎曲永磁體比制造矩形永磁體更復(fù)雜和昂貴。圖3所示的剖面是沿垂直于轉(zhuǎn)子301的幾何旋轉(zhuǎn)軸線311的平面截取的，即該剖面是沿坐標(biāo)系399的xy平面截取的。轉(zhuǎn)子301包括鐵磁芯結(jié)構(gòu)302，該鐵磁芯結(jié)構(gòu)302包括將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域、磁軛區(qū)域和磁極區(qū)域與磁軛區(qū)域之間的橋接部的空腔。轉(zhuǎn)子301包括位于空腔內(nèi)并布置成產(chǎn)生沿徑向穿過磁極區(qū)域的磁通量的永磁體，所述永磁體包括永磁體307、331和308，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極。穿透每個磁極區(qū)域的磁通量的方向限定相應(yīng)磁極的直軸D，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸Q。所述空腔具有朝向交軸Q延伸且沒有永磁體的部分，諸如部分309和310，從而形成用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域?？涨坏倪@些部分具有朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線311彎曲的形狀，且所述空腔的這些部分的徑向高度大于永磁體的抵靠在空腔的這些部分上的部分的徑向厚度。圖la、圖lb、圖2和圖3中所示的轉(zhuǎn)子101、201和301的磁極數(shù)量是八個，即磁極對的數(shù)量是四對。因此，圖la、2和3中所示的180電角度對應(yīng)于180/4=45機械角度。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不限于任何特定數(shù)量的磁極，而是磁極的數(shù)量可以是2、4、6或某些更大的偶數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子的磁極的數(shù)量至少是十個，即磁極對的數(shù)量至少是五對。在永磁電機設(shè)有變頻器且在低轉(zhuǎn)速下需要高轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用中，通常有利地是具有高數(shù)量的磁極，因為可通過增加磁極的數(shù)量來增加電源電壓的頻率，且此外，當(dāng)磁極的數(shù)量增加時，轉(zhuǎn)子和定子的磁軛部分可做得更薄。電源電壓的較高頻率使得更易于冷卻變頻器的主回路的功率電子部件，因為功率電子部件的負(fù)載和空載周期更加頻繁地交替。使定子和轉(zhuǎn)子的額部分更薄的可能性提供了永磁電機的材料量、尺寸和重量上的節(jié)省。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械460的示意圖。在該示例性情況下，移動作業(yè)機械是斗式裝料機，但移動作業(yè)機械也可以是牽引車、刮路機、推土機或具有輪子和/或履帶的任何其它作業(yè)機械。移動作業(yè)機械包括燃機461，燃機461例如可以是柴油機、奧托循環(huán)發(fā)動機或渦輪發(fā)動機。移動作業(yè)機械包括移動作業(yè)機械的燃機與輪子470、471之間的機電功率傳輸鏈462。機電傳輸鏈包括發(fā)電機463,發(fā)電機463的轉(zhuǎn)子連接到燃機的軸。機電傳輸鏈包括變頻器469和在移動作業(yè)機械的輪轂處的電動機464、465。變頻器469布置成將由發(fā)電機463產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成具有適于電動機464、465的幅值和頻率的電壓。變頻器可對于所有的電動機464、465具有分開的輸出級，在該情況下可單獨控制每個電動機，或者所有的電動機464、465可連接到變頻器的同一個輸出級，在該情況下可成組地控制電動機。電動機464、465是每個均包括定子和轉(zhuǎn)子的永磁電機，其中轉(zhuǎn)子包括:-鐵磁芯結(jié)構(gòu)，該鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域、磁軛區(qū)域和磁極區(qū)域與磁軛區(qū)域之間橋接部的空腔；以及-永磁體，永磁體位于空腔內(nèi)且布置成產(chǎn)生沿徑向穿透磁極區(qū)域的磁通量，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極，穿透每個磁極區(qū)域的磁通量的方向限定相應(yīng)磁極的直軸，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸。所述空腔具有朝向交軸延伸且沒有永磁體的部分，從而形成用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域。此外，空腔的上述部分具有朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線彎曲的形狀，且所述空腔的這些部分的徑向高度大于永磁體的抵靠在空腔的這些部分上的部分的徑向厚度。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械中，發(fā)電機463也是上述類型的永磁電機。還可能僅發(fā)電機463是上述類型的永磁電機，而電動機464、465是某種其它類型的電機。根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械包括布置成冷卻機電功率傳輸鏈462的液體冷卻系統(tǒng)466。根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械包括布置成冷卻移動作業(yè)機械的液壓系統(tǒng)467和機電功率傳輸鏈462兩者的液體冷卻系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械包括布置成冷卻機電功率傳輸鏈462和燃機461兩者的液體冷卻系統(tǒng)466。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動作業(yè)機械中，機電功率傳輸鏈包括布置成響應(yīng)于超過燃機461的最大功率的峰值功率需求的電池468和/或雙電層電容器。電池和/或雙電層電容器例如可連接到變頻器469的直流電壓中間回路。雙電層電容器通常稱為“超級電容器”。以上給出的說明書中提供的具體實例不應(yīng)解釋為限定。因此，本發(fā)明并非僅限于上述的示例性實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于永磁電機的轉(zhuǎn)子(101，201，301)，所述轉(zhuǎn)子包括: 鐵磁芯結(jié)構(gòu)(102，202, 302)，所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括空腔，所述空腔將所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域(103)、磁軛區(qū)域(104)和所述磁極區(qū)域與所述磁軛區(qū)域之間的橋接部(105，106);以及 永磁體(107，108，207，307，308，331)，所述永磁體位于所述空腔中且被布置成產(chǎn)生沿徑向方向穿透所述磁極區(qū)域的磁通量，從而形成所述轉(zhuǎn)子的磁極，穿透每個磁極區(qū)域的所述磁通量的方向限定對應(yīng)磁極的直軸(D)，且兩個相鄰磁極的直軸之間的對稱線限定這兩個相鄰磁極之間的交軸(Q)， 其中，所述空腔具有部分(109，110，209，210，309，310)，所述部分朝向所述交軸(Q)延伸且沒有所述永磁體，從而形成用于減少所述永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域，且所述空腔的所述部分具有朝向所述轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線(111，211，311)彎曲的形狀，且所述空腔的所述部分的徑向高度(H)大于所述永磁體的抵靠在所述空腔的所述部分上的部分的徑向厚度(T)，其特征在于，限定所述空腔的所述部分(109，110)且面向所述非鐵磁區(qū)域的所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)具有在與所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線(111)相垂直的平面內(nèi)的輪廓，使得: a)所述輪廓中的每個輪廓均在所述輪廓的從所述輪廓的第一點(114)到所述輪廓的第二點(115)的部分上是曲線的，所述第一點(114)距所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)，所述第二點(115)距所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線最近， b)所述輪廓中的每個輪廓的曲率半徑(R)均取決于到所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線的距離，從而所述曲率半徑在所述輪廓的從所述輪廓的所述第一點(114)到所述輪廓的所述第二點(115)的部分上是所述距離的遞升函數(shù)，并且 c)所述輪廓中的每個輪廓均在所述輪廓的所述第一點(114)處大致相切地定向并與相關(guān)的永磁體相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述永磁體是矩形棱柱，每個永磁體(107)的磁化方向(116)大致垂直于所述永磁體的兩個彼此相反的小平面(117，118)，且經(jīng)由所述永磁體的質(zhì)心且與所述永磁體的所述兩個彼此相反的小平面相垂直的空間線大致徑向地定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子的所述永磁體(107，108)的數(shù)量與所述磁極的數(shù)量的比是2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，在所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)的在所述轉(zhuǎn)子的相鄰磁極之間的外表面上，所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括溝槽(120，121)，用于使相切地作為所述轉(zhuǎn)子的每個磁極中的最外部的所述橋接部(105)變窄，從而減少所述永磁體的漏磁通量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子，其中，在所述轉(zhuǎn)子的相鄰磁極之間存在兩個溝槽(120，122)，使得在這兩個溝槽之間存在脊部(123)，從而增加交軸感應(yīng)系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子的所述磁極的數(shù)量是至少十個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括在所述轉(zhuǎn)子的所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線的方向上堆疊的鐵磁鋼板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述鐵磁芯結(jié)構(gòu)由實心鋼制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述空腔的所述部分的徑向高度(H)比所述永磁體的抵靠在所述空腔的所述部分上的部分的徑向厚度(T)大至少10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子的每個磁極的相鄰永磁體之間的所述橋接部(106)的角部包括圓角(125)，所述圓角(125)遠(yuǎn)離所述永磁體的相應(yīng)角部延伸，從而形成用于減少所述永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域。
11.一種移動作業(yè)機械(460),包括: 燃機(461)，以及 所述燃機與所述移動作業(yè)機械的一個或多個輪子(470，471)之間的機電功率傳輸鏈(462)， 其中，所述機電傳輸鏈包括至少一個永磁電機(463-465),所述永磁電機(463-465)包括根據(jù)權(quán)利要求ι- ο中的任一項所述的轉(zhuǎn)子和定子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動作業(yè)機械，其中，所述移動作業(yè)機械包括液體冷卻系統(tǒng)(466 ),所述液體冷卻系統(tǒng)(466 )布置成冷卻所述機電功率傳輸鏈。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的移動作業(yè)機械，其中，所述液體冷卻系統(tǒng)布置成冷卻所述機電功率傳輸鏈和所述移動作業(yè)機械的液壓系統(tǒng)(467)兩者。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的移動作業(yè)機械，其中，所述液體冷卻系統(tǒng)布置成冷卻所述機電功率傳輸鏈和所述燃機兩者。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中的任一項所述的移動作業(yè)機械,其中,所述機電功率傳輸鏈包括用于響應(yīng)超過所述燃機的最大功率的峰值功率需求的以下設(shè)備中的至少一個設(shè)備:電池(468 )、雙電層電容器。`
全文摘要
一種用于永磁電機的轉(zhuǎn)子，包括鐵磁芯結(jié)構(gòu)，該鐵磁芯結(jié)構(gòu)包括空腔，所述空腔將鐵磁芯結(jié)構(gòu)分成磁極區(qū)域(103)、磁軛區(qū)域(104)和其間的橋接部(105，106)。轉(zhuǎn)子包括永磁體(107，108)，永磁體位于空腔內(nèi)且布置成產(chǎn)生穿透磁極區(qū)域的磁通量，從而形成轉(zhuǎn)子的磁極。所述空腔具有朝向交軸(Q)延伸且沒有永磁體的部分。因此，形成了用于減少永磁體的漏磁通量的非鐵磁區(qū)域。此外，所述空腔的所述部分具有朝向轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線彎曲的形狀。由于所述空腔的所述部分具有朝向旋轉(zhuǎn)軸線彎曲的形狀，所以所述空腔能夠做成更長，且能夠使圍繞非鐵磁區(qū)域的漏磁通量的路徑更長。
文檔編號H02K1/27GK103166349SQ20121052607
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者馬爾科·里拉, 蒂莫·佩伊維倫 申請人:威士多公司