專利名稱：具有永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝有永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)緊致小巧，具有大的功率輸出，并且由于采用了新的磁極結(jié)構(gòu)，能夠以各種速度旋轉(zhuǎn)。
如

圖1所示，較早的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括定子1及凸極轉(zhuǎn)子3，定子1具有電樞繞組2，由于該旋轉(zhuǎn)電機(jī)不需要用于形成圍繞轉(zhuǎn)子3的磁場(chǎng)系統(tǒng)的線圈，轉(zhuǎn)子3具有不均勻的鐵芯4。于是該磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。
現(xiàn)在我們來說明產(chǎn)生磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出功率的原理。由于轉(zhuǎn)子的不均勻性，磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)在轉(zhuǎn)子的凸起部表現(xiàn)出小的磁阻，在轉(zhuǎn)子的凹陷部表現(xiàn)出大的磁阻。即，在凸起部上方的空隙與凹陷部上方的另一空隙之間存在存儲(chǔ)磁能差。磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率輸出來自磁能的變化。注意，可借助不僅允許形成幾何不均勻性，而且允許形成磁不均勻性的結(jié)構(gòu)，即磁阻和磁通分布根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置而變化的結(jié)構(gòu)來提供凸起部及凹陷部。
永磁體型旋轉(zhuǎn)電機(jī)是另一種高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)圓周上布置有多個(gè)永磁體，不過電機(jī)的電樞繞組類似于感應(yīng)電機(jī)的電樞繞組，磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電樞繞組等。
由于鐵芯表面的不均勻性，磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有不同的磁阻，取決于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。磁阻的變化導(dǎo)致磁能被改變，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的功率輸出。
不過在常規(guī)的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，電流的增大導(dǎo)致局部磁飽和在轉(zhuǎn)子4的凸起部上被擴(kuò)大。這樣，擴(kuò)大的磁飽和也將使漏到磁極之間的凹槽中的磁通量增大，以致有效磁通量降低，同時(shí)降低了功率輸出。
另一方面，使用具有高磁能積的“稀土金屬”永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)是另一種大功率旋轉(zhuǎn)電機(jī)。由于轉(zhuǎn)子鐵芯表面上永磁體的布置，當(dāng)采用高能永磁體形成磁場(chǎng)時(shí)，永磁體型旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠在電機(jī)的空氣隙中形成強(qiáng)磁場(chǎng)，形成緊致小巧，大功率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
然而，應(yīng)注意由于每個(gè)磁體的磁通量恒定，因此電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生的電壓正比于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，逐漸變大。于是，如果要求電機(jī)以各種可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)，直至高速旋轉(zhuǎn)，那么在恒定電流及電壓下，難以以2倍或更多倍于基本速度的旋轉(zhuǎn)速度實(shí)現(xiàn)電機(jī)的“額定輸出”運(yùn)轉(zhuǎn)。
于是本發(fā)明的目的是提供一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)緊致小巧，功率輸出高，并且能夠在寬廣范圍的可變速度下運(yùn)轉(zhuǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上面描述的本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的第1方面，提供了一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞繞組磁通量的多個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體沿著一個(gè)方向被磁化，該方向不同于使轉(zhuǎn)子磁化容易的方向；及其中以這樣的方式在轉(zhuǎn)子鐵芯中確保一個(gè)磁性部分，以便當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，30％(百分比)以上的永磁體磁通量分布在轉(zhuǎn)子中，并且當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體的交鏈磁通(interlinkage flux)大于電流及永磁體組成的復(fù)合交鏈磁通的10％。
注意上面的復(fù)合鏈連磁通由電流的磁通矢量與永磁體的磁通矢量之間的相差改變。于是，現(xiàn)在我們規(guī)定當(dāng)彼此互不影響的兩個(gè)相位處于直角相交狀態(tài)時(shí)的復(fù)合交鏈磁通的量用為本發(fā)明的上述復(fù)合交鏈磁通。
當(dāng)圍繞轉(zhuǎn)子鐵芯形成磁性不均衡時(shí)，該不均衡的磁性凸起部構(gòu)成磁阻電機(jī)的一個(gè)磁極，而磁性凹陷部作為電機(jī)的間極(即相鄰磁極之間的部分)。即，磁性凸起部對(duì)應(yīng)于使轉(zhuǎn)子的磁化容易的“易磁化”方向，而磁性凹陷部對(duì)應(yīng)于難以磁化轉(zhuǎn)子的“難磁化方向”。
根據(jù)本發(fā)明，永磁體被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的磁性凹陷部中。另外，在轉(zhuǎn)子鐵芯中，提供了把永磁體的磁通量封閉在短路中，以便當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，30％(百分比)以上的永磁體磁通量分布在轉(zhuǎn)子中的磁性部分。借助這種結(jié)構(gòu)，能夠把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓降到旋轉(zhuǎn)電機(jī)的額定電壓的0～70％。例如，在感應(yīng)電壓被調(diào)整為33％的情況下，即使旋轉(zhuǎn)電機(jī)以3倍于基本速度的高速旋轉(zhuǎn)，不可能對(duì)電路施加過度的電流。
其次，當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，上述磁性部分強(qiáng)烈地經(jīng)受負(fù)載電流產(chǎn)生的磁通量引起的磁飽和。于是，分布在磁極之間的永磁體磁通量確實(shí)增大。根據(jù)本發(fā)明，磁極之間的磁性部分組成磁通回路，以致部分永磁體磁通量分布在間極的中心軸方向上。另外，磁性部分被設(shè)置成當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體的交鏈磁通大于電樞電流及永磁體組成的復(fù)合交鏈磁通的10％。
每個(gè)永磁體的磁通量具有排斥沿著間極的中心軸方向進(jìn)入的電樞電流磁通，并增大永磁體方向的磁阻的作用，因?yàn)橛来朋w的相對(duì)導(dǎo)磁率大體上等于零。這樣，由于永磁體的磁通量和電樞磁通量在相反的方向上互相抵消，間極的中心軸方向上的復(fù)合磁通量變小，或者當(dāng)電樞電流小時(shí)，沿著與電樞電流相反的方向流動(dòng)。
于是，由于沿著間極的中心軸方向的交鏈磁通變小，圍繞轉(zhuǎn)子的磁性不均衡內(nèi)部的變化被增強(qiáng)，足以使電機(jī)的功率輸出確實(shí)增加。另一方面，電樞磁通量具有集中通過轉(zhuǎn)子鐵芯的磁性凸起部的分布傾向。因此，由于促進(jìn)了空氣隙周圍的磁通密度的不均勻性，磁能變化變大，從而提供具有大轉(zhuǎn)矩及大的功率因數(shù)的電機(jī)。
關(guān)于以寬廣范圍的可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)所需的終端電壓的調(diào)節(jié)范圍，下面將描述其作用。
根據(jù)本發(fā)明，由于永磁體局部嵌入間極中，和永磁體圍繞轉(zhuǎn)子表面的整個(gè)圓周布置的常規(guī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，轉(zhuǎn)子圓周面上的永磁體表面積較小，以致永磁體引起的交鏈磁通也變小。于是，起因于電樞電流(旋轉(zhuǎn)電機(jī)的勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量?jī)烧?的交鏈磁通參與永磁體的交鏈磁通，以致感應(yīng)產(chǎn)生終端電壓。
在永磁體型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由于永磁體的交鏈磁通占據(jù)了幾乎整個(gè)終端電壓，因此能夠調(diào)節(jié)終端電壓。相反，由于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有較小的永磁體交鏈磁通，當(dāng)廣泛地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)，能夠在寬廣的范圍內(nèi)控制終端電壓。即，由于可把勵(lì)磁電流分量調(diào)節(jié)到電壓低于對(duì)應(yīng)于該速度的電源電壓，因此在恒壓電源下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠以各種可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，由于各個(gè)永磁體磁通量的一部分漏過前述形成短路的磁性部分，因此能夠減小永磁體內(nèi)部的抗磁場(chǎng)。這樣，由于表示永磁體的B(磁通量)-H(場(chǎng)強(qiáng))特性的去磁曲線上的操作點(diǎn)被升高(導(dǎo)致大的磁導(dǎo)系數(shù))，因此改善了關(guān)于溫度及電樞反作用力的抗去磁性能。特別地，在借助形成沿間極軸方向的磁通量的電樞電流，抵消永磁體的磁通量的情況下，雖然去磁場(chǎng)施加在永磁體上，也能夠防止轉(zhuǎn)子的去磁化。
此外，由于永磁體被嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯中，轉(zhuǎn)子鐵芯起永磁體的鎖緊機(jī)構(gòu)的作用，以致旋轉(zhuǎn)電機(jī)可確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第2方面，提供了一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞磁通量的多個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體沿著一個(gè)方向被磁化，該方向不同于使轉(zhuǎn)子磁化容易的方向；及其中以這樣的方式在轉(zhuǎn)子鐵芯中確保一個(gè)磁性部分，以便當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，80％(百分比)以上的永磁體磁通量分布在轉(zhuǎn)子中，并且當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體的交鏈磁通大于電流及永磁體組成的復(fù)合交鏈磁通的5％。
雖然這一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本功能類似于前面提及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，不過由于當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，80％以上的永磁體磁通量分布在鐵芯中，感應(yīng)電壓非常小。于是，即使在電源等中產(chǎn)生短路，源于永磁體感應(yīng)產(chǎn)生的電壓的電流非常小，足以防止電機(jī)被燒毀或被過度制動(dòng)。此外，由于永磁體的磁通量引起的定子鐵芯損耗變小，當(dāng)在電機(jī)無負(fù)載或輕微加載的情況下，能夠改善電機(jī)的效率。
另外，磁性部分被設(shè)置成當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體的交鏈磁通大于電樞電流及永磁體組成的復(fù)合交鏈磁通的5％。由于在加載狀態(tài)下，永磁體的磁通量與電樞磁通量相互抵消，因此減小了間極中心軸方向上的復(fù)合磁通量。
于是，由于中心軸方向上交鏈磁通的減小，圍繞轉(zhuǎn)子的磁性不均衡被增強(qiáng)，從而增大電機(jī)的功率輸出。同時(shí)，由于間極中心軸方向上的交鏈磁通被減小，終端電壓降低，從而可改善電機(jī)的功率因數(shù)。此外，電流磁通量被這樣分布，以致集中通過磁極。
根據(jù)上面所述，由于本發(fā)明中空隙的磁通密度變化被增大，磁能變化也被增大，從而產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩和大的功率因數(shù)。
此外，這一旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠完成下述動(dòng)作。由于每個(gè)永磁體的幾乎全部磁通量都漏過短路的磁性部分，因此能夠顯著地減小永磁體內(nèi)部的抗磁場(chǎng)。這樣，由于表示永磁體的B(磁通量)-H(場(chǎng)強(qiáng))特性的去磁曲線上的操作點(diǎn)也被升高(導(dǎo)致大的磁導(dǎo)系數(shù))，因此可在50～200℃下使用具有惡化的溫度特性的永磁體。即使在高溫環(huán)境中流動(dòng)著為額定電流2～3倍的大電流，也不可能因電樞反作用力而引起永磁體被去磁化。特別地，在額定轉(zhuǎn)矩電流的條件下，如果增大電樞電流，以便獲得幾倍于由形成間極方向上的磁通量的電樞電流抵消永磁體磁通量的情況下的正常轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩，則該電樞電流在與永磁體的交鏈磁通相反的方向上產(chǎn)生空隙磁通。這種情況下，本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)允許在不發(fā)生去磁化的情況下使用永磁體。
另外在這一旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由于永磁體被嵌入轉(zhuǎn)芯中，轉(zhuǎn)子鐵芯起永磁體的鎖緊機(jī)構(gòu)的作用，從而旋轉(zhuǎn)電機(jī)可確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第3方面，提供了一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞繞組磁通量的多個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體沿著一個(gè)方向被磁化，該方向不同于使轉(zhuǎn)子磁化容易的方向；及其中，在空隙處的永磁體磁通量中，永磁體的磁通量密度的基波中的最大值為0.2～0.6T。
根據(jù)本發(fā)明的第4方面，和上面提及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，永磁體的磁化方向大體上和轉(zhuǎn)子的周向方向相同。這樣，由于就電角度而言，通過磁極的勵(lì)磁電流分量的磁通量與永磁體的磁化方向大體上直角相交，因此在各個(gè)磁極上，源于該電流的磁飽和被減弱，以致磁阻轉(zhuǎn)矩變大。
根據(jù)本發(fā)明的第5方面，轉(zhuǎn)子在相鄰的磁極之間具有第一非磁性部分。由于在每個(gè)間極提供了第一非磁性部分，間極方向上的磁阻顯著增大。于是，由于在空隙處產(chǎn)生了磁通量的極大不均衡，磁能方面的變化被增大，因此能夠產(chǎn)生大的電機(jī)功率輸出。
根據(jù)本發(fā)明的第6方面，每個(gè)磁極的寬度為極距的0.3～0.5倍，極距對(duì)應(yīng)于從一個(gè)磁極的中心到相鄰磁極的中心的周向距離。
借助這樣建立的磁極和間極，能夠相對(duì)于轉(zhuǎn)子的位置有效地增大空隙磁通密度的變化，從而可提供高功率輸出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第7方面，轉(zhuǎn)子具有均在相鄰磁極之間的圓周上形成的磁性部分，用于在相鄰磁極之間建立磁性連接。由于提供了這樣的磁性部分，磁性材料相對(duì)于定子的鐵芯齒狀物均勻地分布在轉(zhuǎn)子的整個(gè)圓周上。因此，在降低槽脈動(dòng)的同時(shí)，由定子的槽引起的磁阻的變化變小。此外，轉(zhuǎn)子的光滑表面可降低風(fēng)損。另外間極外側(cè)的磁性部分，還可限制由作用于永磁體的電樞電流引起的去磁場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的第8方面，轉(zhuǎn)子配有第二非磁性部分，用于減少沿徑向方向漏過永磁體的相應(yīng)內(nèi)側(cè)部分的磁通量。由于在每個(gè)永磁體的內(nèi)端部形成了這樣的非磁性部分，因此能夠防止磁通量漏出永磁體。于是，能夠在不顯著降低電機(jī)性能的情況下，減小永磁體的體積。
根據(jù)本發(fā)明的第9方面，相鄰磁極之間的第一非磁性部分被布置成不會(huì)顯著增大永磁體外面的磁阻。
由于第一非磁性部分不增大永磁體外面的磁阻，因此即使永磁體的數(shù)量較少，也能夠確保足夠的磁通量。
此外，憑借第一非磁性部分，當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，永磁體的磁通量分布在與定子相對(duì)的轉(zhuǎn)子表面中。當(dāng)起因于負(fù)載電流的磁通重疊時(shí)，磁極與間極之間的每個(gè)磁性部分及外部磁性部分磁飽和，以致封閉在轉(zhuǎn)子中的永磁體的磁通量和定子互連。于是，當(dāng)電機(jī)不被加載時(shí)，起因于永磁體的交鏈磁通的感應(yīng)電壓很小，從而在加載狀態(tài)下可有效地利用永磁體的磁通量。
根據(jù)本發(fā)明的第10方面，轉(zhuǎn)子的間極外面的空隙長(zhǎng)度大于磁極外面的空隙長(zhǎng)度。
由于磁極外面的空隙長(zhǎng)度小于間極外面的空隙長(zhǎng)度，磁性不均衡進(jìn)一步擴(kuò)大，以致磁阻轉(zhuǎn)矩確實(shí)增加。當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，由于間極外面的空隙長(zhǎng)度較長(zhǎng)，與電樞繞組互連的永磁體磁通量降低，從而通過相鄰磁極之間的磁性部分封閉在轉(zhuǎn)子鐵芯中。
電機(jī)被加載時(shí)，當(dāng)電流的磁通重疊時(shí)，轉(zhuǎn)子局部磁飽和，從而封閉在轉(zhuǎn)子中的永磁體磁通量被導(dǎo)致與定子互連。于是，當(dāng)電機(jī)不被加載時(shí)，源于永磁體的交鏈磁通的感應(yīng)電壓非常小，從而在電機(jī)的加載狀態(tài)下，可有效地增大永磁體的磁通量。
根據(jù)本發(fā)明的第11方面，磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于源于相鄰磁極之間中心軸方向上的電樞電流的磁通量與永磁體的磁通量相互抵消，以致該中心軸方向上的復(fù)合磁通量大體上等于零。
當(dāng)施加負(fù)載電流時(shí)，電樞電流的磁通量抵消永磁體的磁通量，以致間極的中心軸方向上的復(fù)合磁通量為零。于是，由間極的中心軸方向上的磁通量感應(yīng)產(chǎn)生的電壓也變?yōu)榱恪＿@樣，由于終端電壓由磁極方向上的磁通量感應(yīng)產(chǎn)生，因此可為旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供低的電壓，高的功率輸出。
另外可容易地獲得恒定輸出性能。由于磁阻轉(zhuǎn)矩是電樞的勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量二者的結(jié)果，依據(jù)勵(lì)磁電流分量、轉(zhuǎn)矩電流分量及旋轉(zhuǎn)速度之積得到功率輸出。當(dāng)把形成間極方向的磁通量的電樞電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)固定為恒定值，使間極中心軸方向的復(fù)合磁通量等于零時(shí)，通過調(diào)節(jié)與旋轉(zhuǎn)速度互成反比的電樞電流分量(勵(lì)磁電流)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)速度之積為恒量的恒定輸出性能。
根據(jù)本發(fā)明的第12方面，在形成相鄰磁極之間的中心軸方向的磁通量的電樞電流分量最大的條件下，源于相鄰磁極之間中心軸方向上的電樞電流分量的磁通量與永磁體的磁通量互相抵消，從而該中心軸方向上的復(fù)合磁通量大體上等于零。
這種情況下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大電流被分成垂直相交的兩個(gè)矢量分量，即，形成間極中心軸方向上的磁通量的電樞電流分量，和形成磁極方向上的磁通量的另一電樞電流分量。當(dāng)電樞的最大電流(合成矢量)與形成間極中心軸方向上的磁通量的電樞電流分量以45度角相交時(shí)，可獲得最大磁阻轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)被這樣構(gòu)成，即在當(dāng)前相位下，間極中心軸方向上的電樞電流磁通量抵消每個(gè)永磁體的磁通量，從而在間極方向上得到的復(fù)合磁通量大體上等于零。于是，當(dāng)在電機(jī)以高的旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，感應(yīng)電壓升高時(shí)，電機(jī)允許把形成磁極方向上的磁通量的電樞電流分量(即勵(lì)磁電流分量)調(diào)小，從而可獲得恒定的感應(yīng)電壓。因此，能夠在保持恒定功率輸出的同時(shí)，以各種可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第13方面，結(jié)合當(dāng)電機(jī)被電封閉在短路中時(shí)，永磁體的磁通量產(chǎn)生的電樞電流，以這樣的方式確定了在與永磁體的磁通量互連的電樞電流為零的情況下，永磁體產(chǎn)生的磁通量的互連，即源于電樞電流的焦耳損耗引起的熱小于電機(jī)的熱允許值，或者電樞電流產(chǎn)生的制動(dòng)力小于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的允許值。
如果當(dāng)變換器、端子等中發(fā)生電短路事故時(shí)，存在與電樞繞組互連的永磁體磁通量，則轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于該感應(yīng)電壓，短路電流可能在電樞繞組中流動(dòng)，引起燒毀，或者設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可能被過大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩鎖緊。按照本發(fā)明的第1及第2方面，由于借助來自少量數(shù)目的永磁體的交鏈磁通實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高功率輸出，因此能夠減小該感應(yīng)電壓，以便確定分別小于允許值的短路電流及制動(dòng)力。因此，即使發(fā)生短路事件，也能夠防止在旋轉(zhuǎn)電機(jī)及設(shè)備中發(fā)生故障。
根據(jù)本發(fā)明的第14方面，永磁體被布置在相鄰磁極之間，并由導(dǎo)電材料形成磁極之間的第一非磁性部分。
借助第一非磁性部分中導(dǎo)電材料的布置，當(dāng)轉(zhuǎn)子不與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步時(shí)，在導(dǎo)電材料中產(chǎn)生渦電流，以致轉(zhuǎn)子能夠進(jìn)入其同步旋轉(zhuǎn)。即，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)及穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第15方面，在轉(zhuǎn)子的圓周上形成多個(gè)沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的導(dǎo)電構(gòu)件。
在電機(jī)異步運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，由于感應(yīng)電流在導(dǎo)電構(gòu)件中流動(dòng)，因此可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)及穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。此外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)變換器時(shí)，能夠借助諧波電流吸收渦電流。
根據(jù)本發(fā)明的第16方面，磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)還包括布置在轉(zhuǎn)子的各個(gè)軸向端部上的一對(duì)磁性端環(huán)。
當(dāng)轉(zhuǎn)子在與轉(zhuǎn)子鐵芯中每個(gè)永磁體的磁化方向相反的方向上受到電樞電流產(chǎn)生的電樞反作用場(chǎng)的作用時(shí)，永磁體的一部分磁通量形成均沿軸向方向流過鐵芯，進(jìn)入端環(huán)并返回鐵芯的封閉磁通回路。即，由于能夠有效地產(chǎn)生漏磁通，因此能夠調(diào)節(jié)電樞繞組與永磁體之間的交鏈磁通的量，從而可借助電樞電流容易地控制終端電壓。另外，通過控制轉(zhuǎn)子鐵芯與每個(gè)端環(huán)之間的間隙，能夠調(diào)節(jié)漏磁通和有效磁通的比例。
根據(jù)本發(fā)明的第17方面，本發(fā)明的目的還可由包括下述部分的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；沿著轉(zhuǎn)子的各個(gè)磁極的方向布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞磁通量的多個(gè)永磁體；及其中相鄰磁極之間的每個(gè)間極具有一個(gè)外表面，該外表面相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向方向上的磁極外表面凹陷。
根據(jù)本發(fā)明，由于每個(gè)“間極”(或極間部分)的外表面相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向方向上的“磁極”(或磁極部分)外表面凹陷，定子與轉(zhuǎn)子之間轉(zhuǎn)子徑向方向上的空隙長(zhǎng)度改變，從而圍繞轉(zhuǎn)子形成磁性不均衡。同時(shí)，由于永磁體被磁化成抵消通過“間極”(即極間部分)的電樞磁通量，因此沿每個(gè)間極方向的磁阻增大。這樣，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙上產(chǎn)生磁通量密度的不均勻性，從而根據(jù)得到的磁通的改變，可在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的第18方面，在第17方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，每個(gè)永磁體被布置成使轉(zhuǎn)子鐵芯的一部分位于轉(zhuǎn)子徑向方向上的永磁體外端部與轉(zhuǎn)子的外圓周之間。
根據(jù)本發(fā)明的第19方面，在第18方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，永磁體的外端部與轉(zhuǎn)子的外圓周之間的部分具有這樣的徑向厚度，即電樞磁通量可使該部分磁飽和。
根據(jù)本發(fā)明的第20方面，在第18方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，永磁體外端部與轉(zhuǎn)子外圓周之間的部分的徑向厚度最好小于在其中心的間極的徑向厚度。
根據(jù)本發(fā)明的第21方面，在第18方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，永磁體外端部與轉(zhuǎn)子外圓周之間的部分最好具有這樣的厚度，以致當(dāng)電樞繞組中沒有電流流動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙處，與電樞繞組互連的永磁體的磁通量密度小于0.1T。
和本發(fā)明第18-21方面的優(yōu)選結(jié)構(gòu)相同，由于在每個(gè)永磁體與轉(zhuǎn)子的外圓周之間提供了一部分鐵芯，當(dāng)電樞電流為零，即電機(jī)無負(fù)載時(shí)，永磁體產(chǎn)生的磁通量被封閉在轉(zhuǎn)子鐵芯中。這樣，由于電樞繞組中的感應(yīng)電壓大體上等于零，旋轉(zhuǎn)電機(jī)使轉(zhuǎn)子能夠在沒有來自定子一方的制動(dòng)力的情況下以恒速旋轉(zhuǎn)。此外，即使在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，在電樞繞組、變換器等中發(fā)生電短路，由于感應(yīng)電壓基本上等于零，因此短路電流不流動(dòng)。于是，雖然短路，仍能夠防止產(chǎn)生過大的制動(dòng)力，及防止電樞繞組損壞。當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，磁極方向上的電樞磁通部分通過永磁體外面的外鐵芯部分，以致沿周向方向，各個(gè)間極在間極的兩個(gè)端部上磁飽和。因此，永磁體的磁通量分布在轉(zhuǎn)子外面，并與電樞繞組互連，從而可提高電機(jī)的功率輸出和功率因數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第22方面，在第18-21方面的任一電機(jī)中，各個(gè)永磁體被這樣布置，以便除了轉(zhuǎn)子鐵芯的部分之外，在永磁體外端部與轉(zhuǎn)子外圓周之間形成空間。
根據(jù)本發(fā)明的第23方面，用非磁性材料填充該空間。
根據(jù)本發(fā)明的第24方面，在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極部分中形成一個(gè)空腔。
在上述情況中，由于空腔或者非磁性材料起磁阻的作用，因此能夠有效地降低從磁極流向間極的漏磁通。
根據(jù)本發(fā)明的第25方面，上面描述的本發(fā)明的目的也可由包括下述部分的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡，另外依次在轉(zhuǎn)子中確定磁極及間極；沿著轉(zhuǎn)子的各個(gè)磁極的方向布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞磁通量的多個(gè)永磁體；及布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的圓周部分上的導(dǎo)體，用于在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
借助上面提及的導(dǎo)體的布置，由于電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電磁感應(yīng)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)。
由于永磁體被磁化成抵消通過間極的電樞磁通量，沿各個(gè)間極方向的磁阻被增大，從而在定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙上產(chǎn)生磁通密度不均勻性。這樣，借助所得到的磁能方面的變化，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中可產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的第26方面，在第25方面的電機(jī)中，導(dǎo)體由多個(gè)磁性棒組成，磁性棒被嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的各個(gè)磁極的外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸。
這樣，由于提供磁性棒作為導(dǎo)體，電機(jī)能夠憑借磁性棒的導(dǎo)電性自動(dòng)起動(dòng)。另外，由于棒由磁性材料制成，因此流過磁極的磁通(主磁通)的密度不降低，從而不可能對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生影響。
根據(jù)本發(fā)明的第27方面，在第26方面的電機(jī)中，轉(zhuǎn)子具有沿轉(zhuǎn)子徑向方向在永磁體外面的各個(gè)鐵芯部分中形成的空腔。
這樣，磁路被各個(gè)空腔阻斷，從而間極的磁阻進(jìn)一步增大。于是，每個(gè)磁極與每個(gè)間極之間的磁能變化被增大到足以產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的第28方面，在第27方面的電機(jī)中，轉(zhuǎn)子鐵芯在每個(gè)間極外表面附近配有沿轉(zhuǎn)子軸向方向延伸，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流的非磁性導(dǎo)體棒。
這樣，由于非磁性導(dǎo)體棒的加入，進(jìn)一步改進(jìn)了電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)性能。此外，導(dǎo)體棒的非磁性使間極的磁阻進(jìn)一步增大，從而磁能的變化也進(jìn)一步增大。
根據(jù)本發(fā)明的第29方面，在第28方面的電機(jī)中，利用沿轉(zhuǎn)子軸向方向延伸，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流的多個(gè)非磁性導(dǎo)體棒部分填充轉(zhuǎn)子的空腔。
這樣，由于磁路被各個(gè)空腔中的非磁性導(dǎo)體棒阻斷，和在間極中只形成空腔的情況相比，間極的磁阻被進(jìn)一步增大。此外，通過在空腔中嵌入導(dǎo)體棒還提高了轉(zhuǎn)子自身的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的第30方面，在第25方面的電機(jī)中，導(dǎo)體包括嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)磁極外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的多個(gè)深槽磁性棒，及嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的多個(gè)非磁性棒。
這樣，由于沿著轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)圓周面嵌入導(dǎo)體棒，憑借導(dǎo)體棒的導(dǎo)電性，可獲得類似于使用專用起動(dòng)籠情況下的起動(dòng)能力。此外，由于磁極及間極的相應(yīng)材料選擇，每個(gè)磁極與每個(gè)間極之間的磁阻差異被增大。于是，磁能方面的變化被進(jìn)一步增大。
根據(jù)本發(fā)明的第31方面，在第25方面的電機(jī)中，導(dǎo)體由嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的多個(gè)非磁性棒組成。
這樣，由于非磁性棒的非磁性，間極中的磁阻增大。此外，由于磁極中沒有設(shè)置導(dǎo)體棒，簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第32方面，在第25方面的電機(jī)中，導(dǎo)體被設(shè)置成覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面。
這樣，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性，感應(yīng)電流在轉(zhuǎn)子的外圓周中流暢地流動(dòng)，從而電機(jī)能夠獨(dú)立起動(dòng)。另外，由于轉(zhuǎn)子由該導(dǎo)體覆蓋，因此能夠提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的第33方面，在第32方面的電機(jī)中，導(dǎo)體為圓柱形，以便覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)外表面。
于是，除了改善自動(dòng)起動(dòng)能力之外，圓柱形導(dǎo)體能夠提高機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
根據(jù)本發(fā)明的第34方面，在第32方面的電機(jī)中，導(dǎo)體由與磁極的外表面相連，以覆蓋間極的多個(gè)殼層構(gòu)件構(gòu)成。
這樣，由于殼層構(gòu)件與磁極的外表面相連，電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中的空氣阻力(或風(fēng)阻損耗)降低，從而提高了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)效率。
根據(jù)本發(fā)明的第35方面，在第25方面的電機(jī)中，導(dǎo)體被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極的外表面附近，并沿著轉(zhuǎn)子的周向方向彎曲。
這樣，當(dāng)起動(dòng)電機(jī)時(shí)，感應(yīng)電流在間極中流動(dòng)，使轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)起動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第36方面，在第25方面的電機(jī)中，導(dǎo)體具有形成于轉(zhuǎn)子鐵芯的柱面部分上，并沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置的多個(gè)狹長(zhǎng)切口。
由于狹長(zhǎng)切口的形成，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電流在流動(dòng)的同時(shí)，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向及周向方向形成長(zhǎng)的回路。因此，電樞繞組與轉(zhuǎn)子之間的磁耦合被增強(qiáng)，從而為轉(zhuǎn)子提供大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的第37方面，在第36方面的電機(jī)中，導(dǎo)體覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面。
這樣，由于感應(yīng)電流在轉(zhuǎn)子的外圓周內(nèi)流暢地流動(dòng)，使電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)更容易。另外，由于轉(zhuǎn)子上覆蓋導(dǎo)體，可進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的第38方面，在第37方面的電機(jī)中，導(dǎo)體為圓柱形，以便覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)外表面。
于是，除了改善自動(dòng)起動(dòng)能力之外，圓柱形導(dǎo)體能夠提高機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。此外，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中的空氣阻力(風(fēng)阻損耗)降低，從而提高了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)效率。
根據(jù)本發(fā)明的第39方面，在第38方面的電機(jī)中，導(dǎo)體由與磁極的外表面相連的多個(gè)殼層構(gòu)件構(gòu)成，以覆蓋間極。
這樣，由于殼層構(gòu)件與磁極的外表面相連，能夠減少電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中的空氣阻力(或風(fēng)阻損耗)，從而可提高轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)效率。
根據(jù)本發(fā)明的第40方面，在第36方面的電機(jī)中，導(dǎo)體被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極的外表面附近，并沿著轉(zhuǎn)子的周向方向彎曲。
這樣，當(dāng)起動(dòng)電機(jī)時(shí)，感應(yīng)電流在間極中流動(dòng)，使轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)起動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第41方面，在第37或38方面的電機(jī)中，導(dǎo)體由導(dǎo)電的磁性材料制成。
于是，能夠在使磁通量更大的同時(shí)，使抵抗主磁通的轉(zhuǎn)子磁阻更小。此外，由于電機(jī)同步牽引時(shí)的空轉(zhuǎn)減小，因此就需要巨大的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)的負(fù)載而論，電機(jī)能夠起動(dòng)并同步牽引。
根據(jù)本發(fā)明的第42方面，上面描述的本發(fā)明的目的也可由包括下述部分的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)具有電樞繞組的定子；由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯外部的環(huán)形構(gòu)件組成的轉(zhuǎn)子；其中轉(zhuǎn)子鐵芯包括多個(gè)磁極及多個(gè)間極，每個(gè)磁極由沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的鐵芯部分組成，每個(gè)間極沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在相鄰磁極之間；環(huán)形構(gòu)件安裝在轉(zhuǎn)子上，以便環(huán)繞磁極的圓周面。
這樣，由于轉(zhuǎn)子鐵芯的磁極的圓周面上覆蓋環(huán)形構(gòu)件，轉(zhuǎn)子的間極被增強(qiáng)，從而允許減薄間極的橋接部分。于是，通過橋接部分的q軸漏磁通減少，增大了間極的磁阻。
根據(jù)本發(fā)明的第43方面，在第42方面的電機(jī)中，沿周向方向在磁極的各個(gè)側(cè)面上，轉(zhuǎn)子配有多個(gè)永磁體，永磁體被磁化成抵消通過間極的電樞磁通。
這樣，由于永磁體的磁通對(duì)抗q軸磁通，間極中的磁阻增大，從而提高了電機(jī)的功率輸出。
根據(jù)本發(fā)明的第44方面，在第40方面的電機(jī)中，環(huán)形構(gòu)件由磁性材料制成。
這樣，d軸磁通易于通過磁極部分，從而可增大主磁通。
根據(jù)本發(fā)明的第45方面，在第42方面的電機(jī)中，環(huán)形構(gòu)件由飽和磁通密度小于構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯的材料的飽和磁通密度的材料構(gòu)成。
這樣，和相鄰磁極經(jīng)過間極中的轉(zhuǎn)子鐵芯材料相互連接的常規(guī)轉(zhuǎn)子相比，所得到的轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子鐵芯和環(huán)形構(gòu)件)在橋接部分中具有降低的飽和磁通密度。這樣，盡管橋接部分的厚度相同，也能夠增大磁阻。
根據(jù)本發(fā)明的第46方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制造方法，包括下述步驟制備具有多個(gè)磁極及多個(gè)間極的轉(zhuǎn)子鐵芯，每個(gè)磁極由沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的鐵芯部分組成，每個(gè)間極沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在相鄰磁極之間；在磁化之前，把多個(gè)永磁體沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在磁極的各個(gè)側(cè)面上；把轉(zhuǎn)子鐵芯安置在導(dǎo)磁體上，以磁化永磁體；之后把環(huán)形構(gòu)件安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯上，使環(huán)形構(gòu)件圍繞磁極的圓周面。
由于以上述方法制備的轉(zhuǎn)子鐵芯具有沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的磁極，及均布置在相鄰磁極之間的間極，因此能夠容易地使附著在轉(zhuǎn)子鐵芯上的預(yù)磁化磁體接近導(dǎo)磁體，簡(jiǎn)化了永磁體的磁化操作。
根據(jù)本發(fā)明的第47方面，還提供了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制造方法，包括下述步驟制備具有多個(gè)磁極及多個(gè)間極的轉(zhuǎn)子鐵芯，每個(gè)磁極由沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的鐵芯部分組成，每個(gè)間極沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在相鄰磁極之間；在磁化之后，把多個(gè)永磁體沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在磁極的各個(gè)側(cè)面上；之后，把環(huán)形構(gòu)件安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯上，使環(huán)形構(gòu)件圍繞磁極的圓周面。
這樣，能夠容易地沿著轉(zhuǎn)子的徑向方向，從外部把磁化后的磁體插入介于磁極之間的各個(gè)空間中，簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)子的裝配操作。
結(jié)合附圖，根據(jù)下面的說明及附加的權(quán)利要求，本發(fā)明的這些及其它目的和特征將更加明白。
圖1是早期的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其徑向方向的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第1、2、9、10及11實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第1-14實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了由沿磁極軸方向的電樞電流產(chǎn)生的磁通量的流動(dòng)；圖4是根據(jù)本發(fā)明第1-14實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了由沿間極軸方向的電樞電流產(chǎn)生的磁通量的流動(dòng)；圖5是根據(jù)本發(fā)明第1-14實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了源于永磁體的磁通量的流動(dòng)；圖6是根據(jù)本發(fā)明第3實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第4實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第5實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第6實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第7實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第8實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第13實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖13是根據(jù)本發(fā)明第14實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第14實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第15實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖16是圖15的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了當(dāng)電樞電流等于零時(shí)轉(zhuǎn)子中磁通量的分布；圖17是圖15的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，源于d軸電樞電流的磁通量的分布；圖18是圖15的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，源于q軸電樞電流的磁通量的分布；圖19是作為第15實(shí)施例的變型的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第16實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第17實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第18實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明第19實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明第20實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明第21實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明第22實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖27是根據(jù)本發(fā)明第23實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖28是根據(jù)本發(fā)明第24實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖29是根據(jù)本發(fā)明第25實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖30是根據(jù)本發(fā)明第26實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖31是根據(jù)本發(fā)明第27實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖32是根據(jù)本發(fā)明第28實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明第29實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖34是根據(jù)本發(fā)明第30實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖35是根據(jù)本發(fā)明第31實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖36是根據(jù)本發(fā)明第32實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖37是根據(jù)本發(fā)明第33實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖38是根據(jù)本發(fā)明第34實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖39是根據(jù)本發(fā)明第35實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖40是根據(jù)本發(fā)明第36實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖41是為圖40的轉(zhuǎn)子使用的圓柱形導(dǎo)電構(gòu)件的透視圖；圖42是根據(jù)本發(fā)明第37實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖43是為圖42的轉(zhuǎn)子使用的圓柱形導(dǎo)電構(gòu)件的透視圖；圖44是根據(jù)本發(fā)明第38實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖45是根據(jù)本發(fā)明第39實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖46A是根據(jù)本發(fā)明第40實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖，圖46B是圖46A的殼層構(gòu)件(導(dǎo)體)的透視圖；圖47是根據(jù)本發(fā)明第41實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖48A是根據(jù)本發(fā)明第42實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖，圖48B是圖48A的殼層構(gòu)件(導(dǎo)體)的透視圖；圖49是根據(jù)本發(fā)明第43實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖50是第43實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了起因于d軸電樞電流的磁通分布；圖51是第43實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫截面圖，表示了起因于q軸電樞電流的磁通分布；圖52是根據(jù)本發(fā)明第44實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)徑向方向的橫截面圖；圖53A-53D示意地表示了本發(fā)明第44實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制造方法；圖54是早期轉(zhuǎn)子的示意平面圖。
下面將參考附圖描述本發(fā)明的大量實(shí)施例。注意，某些實(shí)施例組中的共同部件分別用相同的附圖標(biāo)記表示。圖2是根據(jù)本發(fā)明第1實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向方向的橫截面圖。圖2中，定子1包括電樞繞組2，并且其中容納轉(zhuǎn)子3。轉(zhuǎn)子3包括轉(zhuǎn)子鐵芯4及永磁體6。轉(zhuǎn)子鐵芯4確定易磁化方向及難磁化方向。即，根據(jù)本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子鐵芯由多個(gè)疊層電磁鋼板構(gòu)成，每個(gè)鋼板具有多個(gè)空腔5，空腔5用于在其中容納8個(gè)永磁體。8個(gè)空腔8成十字交叉形式布置，形成4個(gè)凸極。這樣，插入兩個(gè)平行空腔5之間的每個(gè)鐵芯部分形成磁性凸出部，以提供每個(gè)磁極4a(磁極部分)，而位于垂直的兩個(gè)相鄰空腔5之間的每個(gè)鐵芯部分構(gòu)成磁性凹陷部，以提供每個(gè)間極4b(磁性間極部分)。此外在空腔5中還布置有永磁體6，每個(gè)永磁體6被磁化，以便抵消在相鄰磁極4a之間(即間極4b)流動(dòng)的電樞電流的磁通量。即，位于各個(gè)磁極4a兩側(cè)的永磁體6在磁化方向上彼此相同，而位于各個(gè)間極4b兩側(cè)的永磁體6的磁化方向在轉(zhuǎn)子3的周向方向上彼此相對(duì)。最好，大體上沿周向方向磁化永磁體6，更好沿著大體上垂直于磁極軸的相應(yīng)方向磁化永磁體6。推薦的永磁體6是高能量積的稀土永磁體，最好是Nd-Fe-B永磁體。
以這樣的方式在每個(gè)磁極4a及每個(gè)磁極4b之間，及在每個(gè)永磁體6的端部與轉(zhuǎn)子鐵芯4的圓周之間確保磁性部分7，以便在電機(jī)無激勵(lì)情況下，永磁體6產(chǎn)生的磁通量的30～60％確實(shí)散布在轉(zhuǎn)子3中。由于本實(shí)施例中，永磁體6被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯4的內(nèi)部，距離轉(zhuǎn)子鐵芯4的圓周足夠遠(yuǎn)，因此永磁體6的磁通量通過作為磁通回路的磁性部分7被磁封閉在短路中。確定各個(gè)磁性部分7的徑向厚度，及各個(gè)永磁體6的厚度和表面積，以便當(dāng)電機(jī)不被激勵(lì)時(shí)，最好永磁體6的磁通量的30～40％分布在轉(zhuǎn)子3中。此外還確定各個(gè)磁性部分7的徑向厚度，及各個(gè)永磁體6的厚度和表面積，以便當(dāng)對(duì)電機(jī)加載時(shí)，由永磁體6產(chǎn)生的繞組2的交鏈磁通為電流及永磁體的復(fù)合交鏈磁通的10～60％，最好為30～50％。
此外，還確定各個(gè)磁性部分7的徑向厚度，及各個(gè)永磁體6的厚度和表面積，以便就空隙上的永磁體6的磁通量而言，永磁體6的磁通量密度的基波中的最大值為0.2～0.6T，最好為0.35～0.45T。
根據(jù)本實(shí)施例，周向方向上磁極4a的弧線厚度W被規(guī)定為極距L(從一個(gè)磁極中心到相鄰磁極中心的距離)的0.3～0.5倍。
下面，我們來描述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的工作。
圖3表示了由沿著轉(zhuǎn)子鐵芯4的磁極軸方向的d軸電樞電流產(chǎn)生的磁通量φd。在所示結(jié)構(gòu)中，由于磁通回路由磁極4a的鐵芯組成，因此磁阻非常小，磁通易于流動(dòng)。注意，圖3中，附圖標(biāo)記8表示非磁性部分之一。
圖4表示了由沿著通過極間級(jí)4b的徑向軸方向的q軸電樞電流產(chǎn)生的磁通量φq。雖然間極4b的磁通量φq形成橫跨間極4b中的永磁體6的磁通回路，但是由于永磁體6的相對(duì)磁導(dǎo)率大體上等于1，在永磁體6的高磁阻的作用下，電樞電流的磁通量減少。
由于永磁體6在大體上垂直于磁極軸的方向上被磁化，磁通量從每個(gè)永磁體6的一個(gè)磁極流過鐵芯4圓周附近的磁性部分7，及后繼磁極4a，并最終返回永磁體6的另一磁極，形成磁路φma，如圖5中所示。此外，每個(gè)永磁體6的磁通量通過間隙部分地流入定子1，并經(jīng)過相鄰的永磁體6和磁極4a返回永磁體6，從而形成磁路φmb。
如圖4中所示，由于永磁體6的互鏈磁通分布在與間極4b的磁通量φq相反的方向上，永磁體6的互鏈磁通排斥從間極4b進(jìn)入的電樞磁通量φq，因?yàn)樗鼈兓ハ嗑芙^。在間極4b上方的空隙部分中，由于永磁體6的磁通量發(fā)生很大的變化，和磁極上方的空隙磁通密度相比，電樞電流產(chǎn)生的空隙磁通密度被減小。即，就轉(zhuǎn)子3的位置而論，空隙磁通密度的變化被增大，以致磁能的改化變得更大。此外，由于在磁極與間極之間的邊界設(shè)置了磁性部分7，當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，轉(zhuǎn)子經(jīng)受負(fù)載電流產(chǎn)生的巨大磁飽和。于是，分布在磁極之間的永磁體6的磁通量確實(shí)增大。這樣，由于磁阻及永磁體的磁通量，在空隙磁通的分布方面產(chǎn)生顯著的不均勻性，所得到的磁能被顯著改變，從而產(chǎn)生大的輸出功率。
下面，我們來說明以寬廣范圍的可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)所需的終端電壓的調(diào)節(jié)范圍。
由于在本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，每個(gè)永磁體只被布置在間極部分中，和常規(guī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，轉(zhuǎn)子的圓周側(cè)面上的永磁體表面積較小，以致永磁體產(chǎn)生的互鏈磁通也被降低，常規(guī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，永磁體圍繞轉(zhuǎn)子表面的整個(gè)圓周布置。
另外，當(dāng)電機(jī)不被激勵(lì)時(shí)，永磁體6的大量磁通量流過磁性部分7，成為轉(zhuǎn)子鐵芯中的漏磁通。于是，由于這種狀態(tài)下可顯著地減小感應(yīng)電壓，因此當(dāng)電機(jī)不被激勵(lì)時(shí)，鐵芯損耗將降低。此外，當(dāng)繞組2被封閉在短路中時(shí)，過剩電流將變得更小。
當(dāng)加載時(shí)，由于起因于電樞電流(磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的勵(lì)磁電流分量及轉(zhuǎn)矩電流分量)的互鏈磁通被加入起因于永磁體6的互鏈磁通中，因此感應(yīng)產(chǎn)生終端電壓。
在永磁體型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由于永磁體6的互鏈磁通占用幾乎全部終端電壓，因此能夠調(diào)節(jié)終端電壓。另一方面，由于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有較小的永磁體6互鏈磁通，因此勵(lì)磁電流分量的寬廣調(diào)節(jié)允許在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)終端電壓。即，由于能夠調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流分量，以致電壓小于對(duì)應(yīng)于該速度的的電源電壓，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠在恒定電壓下自基本速度起以各種速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)不憑借其強(qiáng)制性磁場(chǎng)削弱控制來限制電壓，因此即使在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的情況下不實(shí)現(xiàn)這種控制，也不可能發(fā)生過壓。
另外，由于每個(gè)永磁體6的部分磁通量φma漏過短路的磁性部分7，因此可能減小永磁體6內(nèi)部的的抗磁場(chǎng)(diamagnetic field)。這樣，由于表示永磁體的B(磁通量)-H(場(chǎng)強(qiáng))特性的去磁曲線上的操作點(diǎn)被升高(導(dǎo)致大的磁導(dǎo)系數(shù))，因此改善了關(guān)于溫度及電樞反作用力的抗去磁性能。同時(shí)，由于永磁體6被嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯4中，鐵芯4起永磁體6的鎖緊機(jī)構(gòu)的作用，以致旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
由于周向方向上磁極4a的弧線厚度W被規(guī)定為極距L(從一個(gè)磁極中心到相鄰磁極中心的周向距離)的0.3～0.5倍，因此能夠有效地增大空隙的磁通密度分布的變化，從而完成高輸出功率旋轉(zhuǎn)電機(jī)。下面將參考圖2說明第2實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
本實(shí)施例中，在說明中將省去與第1實(shí)施例中的部分相類似的部分。
根據(jù)本發(fā)明，在每個(gè)磁極4a及每個(gè)磁極4b之間，及在每個(gè)永磁體6的端部與轉(zhuǎn)子鐵芯4的圓周之間確保磁性部分7，以便永磁體6在電機(jī)無激勵(lì)情況下產(chǎn)生的磁通量的80％或更多確實(shí)散布在轉(zhuǎn)子3中。另外，和第1實(shí)施例相比，每個(gè)磁性部分7的徑向厚度，及每個(gè)永磁體6的厚度和表面積均更大。換句話說，確定每個(gè)磁性部分7的徑向厚度，及每個(gè)永磁體6的厚度和表面積，以便最好在電機(jī)激勵(lì)的情況下，永磁體6的磁通量的90～95％被分布在轉(zhuǎn)子3中。
此外，也確定每個(gè)磁性部分7的徑向厚度，及每個(gè)永磁體6的厚度和表面積，以便當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體6產(chǎn)生的繞組2的交鏈磁通為電流及永磁體的復(fù)合交鏈磁通的5％或更多，最好為10～30％。
雖然第2實(shí)施例與第1實(shí)施例在電機(jī)的基本操作方面相似，不過由于永磁體6產(chǎn)生的80％或更多的磁通量被分布在轉(zhuǎn)子3中，因此感應(yīng)電壓非常小。于是，即使在電源中引起短路，起源于永磁體6感應(yīng)產(chǎn)生的電壓的電流也很小，不足以防止電機(jī)被燒毀或過度制動(dòng)。
此外，第2實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)按如下所述進(jìn)行操作。由于每個(gè)永磁體6的幾乎所有磁通量都漏過短路的磁性部分7，因此能夠顯著地減小永磁體6內(nèi)部的抗磁場(chǎng)。這樣，由于表示永磁體的B(磁通量)-H(場(chǎng)強(qiáng))特性的去磁曲線上的操作點(diǎn)也被升高(導(dǎo)致大的磁導(dǎo)系數(shù))，因此可在50～200℃下使用具有惡化的溫度特性的永磁體。例如，即使在高溫環(huán)境中流動(dòng)著為額定電流2～3倍的大電流，也能夠不管惡化的溫度特性而使用具有高磁能積(40MGOe)的Md-Fe-B磁體，而不致由于其電樞反作用力引起去磁化。圖6是本發(fā)明第3實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
根據(jù)本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子鐵芯4具有幾何不均勻性。由于其它組成部分類似于第1及第2實(shí)施例，將省略對(duì)它們的重復(fù)說明。
由于幾何不均勻性的提供，空隙周圍磁通分布的變化被進(jìn)一步擴(kuò)大，于是磁阻轉(zhuǎn)矩被進(jìn)一步增大。圖7是本發(fā)明第4實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
根據(jù)本實(shí)施例，在每個(gè)間極的中心，轉(zhuǎn)子鐵芯4被設(shè)置有空腔8作為第一非磁性部分，空腔8具有扇形截面。磁性部分9位于每個(gè)空腔8的圓周上，使磁極4a與相鄰的磁極4a磁性連接。由于其它組成部分類似于實(shí)施例1，省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
由于扇形空腔8在相鄰的磁極之間形成非磁性部分，間極方向上的磁阻顯著增大。于是，磁阻轉(zhuǎn)矩顯著增大。此外，扇形空腔8限制了來自間極的永磁體6的交鏈磁通。于是，起因于永磁體及電流的轉(zhuǎn)矩降低，而磁阻轉(zhuǎn)矩增大。即，在不降低轉(zhuǎn)矩和輸出功率的情況下，能夠降低起因于永磁體6的感應(yīng)電壓。
此外，由于提供了磁性部分9，每個(gè)磁性部分9使相鄰的磁極4a相互連接，因此轉(zhuǎn)子鐵芯4相對(duì)于定子1的鐵芯齒狀物均勻地分布在轉(zhuǎn)子3的整個(gè)圓周上。于是，在降低槽脈動(dòng)的同時(shí)，由定子1的槽隙引起的磁阻變化變小。此外，轉(zhuǎn)子3的光滑表面可降低風(fēng)損。另外由于磁性部分9在間極4b的外部，還可能限制由作用于永磁體6的電樞電流引起的去磁場(chǎng)。圖8是本發(fā)明第5實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
在本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)空腔5中設(shè)置了縮短的永磁體6及鋁材12。由于其它組成部分類似于第1及第4實(shí)施例，省去對(duì)它們的重復(fù)說明。由于其它組成部分類似于第1及第4實(shí)施例，省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
由于在每個(gè)永磁體6的內(nèi)側(cè)端部設(shè)置了非磁性鋁材12，能夠防止磁通量漏入間極方向，從而可限制磁阻轉(zhuǎn)矩的降低。此外，能夠降低從鐵芯4內(nèi)側(cè)的永磁體6的磁通量泄漏。于是，在不顯著降低電機(jī)的輸出性能的情況下，能夠減小每個(gè)永磁體6的體積。圖9是本發(fā)明第6實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
根據(jù)本發(fā)明，在轉(zhuǎn)子鐵芯4的圓周上形成幾何不均勻性。由于其它組成部分類似于第1及第5實(shí)施例，省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
由于幾何不均勻性的提供，空隙周圍的磁通分布變化被進(jìn)一步擴(kuò)大，以致磁阻轉(zhuǎn)矩被進(jìn)一步增大。至于其它操作和效果，本實(shí)施例類似于第1及第5實(shí)施例。圖10是本發(fā)明第7實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
根據(jù)本實(shí)施例，在鐵芯4的每個(gè)間極4b中，兩個(gè)永磁體6被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的圓周附近，并沿著轉(zhuǎn)子3的周向方向被磁化。這些永磁體6的特征在于它們的磁化方向彼此相對(duì)，并被這樣布置，以便由位于間極軸的中心的磁性部分10和磁性部分9形成作為磁通回路的磁路。此外，在永磁體6的內(nèi)圓周側(cè)形成扇形空腔8，并在永磁體6的內(nèi)圓周側(cè)面與空腔8之間放入磁性部分10。由于其它組成部分類似于第1實(shí)施例，省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
由于提供了作為第一非磁性部分的扇形空腔8，在不大量提高永磁體6外側(cè)的磁阻的情況下，能夠提供永磁體6的磁通量分布在轉(zhuǎn)子的外磁性部分9及定子1上的轉(zhuǎn)子。即，由于扇形空腔8不增大永磁體6外部的磁阻，盡管永磁體的數(shù)量較少，也能夠確保足夠的磁通量。
此外，每個(gè)永磁體6的磁通量由作為第一非磁性部分的各個(gè)空腔8切斷，并通過作為磁通回路的外部磁性部分9被封閉在短路中。當(dāng)起因于負(fù)載電流的磁通量重疊時(shí)，磁極4a與間極4b之間的每個(gè)磁性部分7，及外部磁性部分9經(jīng)受磁飽和，以致封閉在轉(zhuǎn)子3中的永磁體6的磁通量與定子1的電樞繞組2連接。于是，當(dāng)電機(jī)不被加載時(shí)，由永磁體6的交鏈磁通引起的感應(yīng)電壓非常小，從而在加載情況下能夠有效地利用永磁體6的磁通量。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1實(shí)施例。圖11是本發(fā)明第8實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于，就轉(zhuǎn)子鐵芯4與定子1之間的空隙而論，徑向方向上，間極4b附近的空隙長(zhǎng)度大于磁極4a附近的空隙長(zhǎng)度。例如，磁極4a的空隙長(zhǎng)度1a等于0.6mm，而間極4b的空隙長(zhǎng)度1b被設(shè)定為1.8mm。由于其它組成部分類似于第1和第7實(shí)施例，省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
由于磁極4a的空隙長(zhǎng)度1a小于間極4b的空隙長(zhǎng)度1b，磁性不均勻性被擴(kuò)大，以致磁阻轉(zhuǎn)矩確實(shí)增大。同時(shí)，由于間極4b的周向空隙長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，每個(gè)永磁體6的通過作為磁通回路的磁性部分9封閉在轉(zhuǎn)子3中的磁通量增大，同時(shí)與定子繞組2互連的永磁體6的磁通量降低。
當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，電流的磁通量發(fā)生重疊，磁極4a與間極4b之間的每個(gè)磁性部分7，及外部磁性部分9局部經(jīng)受磁飽和，以致永磁體6的封閉在轉(zhuǎn)子3中的磁通量與定子1的電樞繞組2互連。于是，當(dāng)電機(jī)不被加載時(shí)，起因于永磁體6的交鏈磁通的感應(yīng)電壓很小，從而在加載條件下能夠有效地利用永磁體6的磁通量。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1及第7實(shí)施例。就基本組成而論，本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與圖1-4的第1實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，于是省去對(duì)它們的重復(fù)說明。按照本實(shí)施例，根據(jù)當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，在間極4b的中心軸方向上的電樞電流磁通量抵消每個(gè)永磁體6的磁通量，從而最后在間極方向上得到的復(fù)合磁通量大體上等于零，確定了每個(gè)磁性部分7的徑向厚度，永磁體6的厚度及表面積，非磁性部分8的體積，非磁性部分8與鐵芯圓周之間的磁性部分的厚度等。
當(dāng)施加負(fù)載電流時(shí)，電樞電流的磁通量φq抵消永磁體6的磁通量φm，以致在間極的中心軸方向上的復(fù)合磁通量等于零。于是，由間極的中心軸方向上的磁通量感應(yīng)產(chǎn)生的電壓也為零。這樣，由于磁極方向上的磁通量感應(yīng)產(chǎn)生終端電壓，可為旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供低電壓、高功率輸出。
此外，可容易地獲得恒定輸出性能。由于磁阻轉(zhuǎn)矩是電樞的勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量二者的結(jié)果，依據(jù)勵(lì)磁電流分量、轉(zhuǎn)矩電流分量及旋轉(zhuǎn)速度之積獲得功率輸出。當(dāng)把形成間極方向的磁通量的電樞電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)固定為恒定值，以便通過調(diào)節(jié)與旋轉(zhuǎn)速度互成反比的電樞電流分量(勵(lì)磁電流)，使間極中心軸方向的復(fù)合磁通量等于零，從而可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)速度之積為恒量的恒定輸出性能。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1實(shí)施例。就基本組成而論，本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與圖1-4的第1實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，于是省去對(duì)它們的重復(fù)說明。按照本實(shí)施例，根據(jù)當(dāng)形成間極中心軸方向上的磁通量的電樞電流分量最大時(shí)，間極4b中心軸方向上的電樞電流磁通量φq抵消每個(gè)永磁體6的磁通量φm，從而最后在間極方向上得到的復(fù)合磁通量大體上等于零，確定了每個(gè)磁性部分7的徑向厚度，永磁體6的厚度及表面積，非磁性部分8的體積，非磁性部分8與鐵芯圓周之間的磁性部分的厚度等。
本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大電流被分成垂直相交的兩個(gè)矢量分量，即，形成間極中心軸方向上的磁通量的電樞電流分量，和形成磁極方向上的磁通量的另一電樞電流分量。當(dāng)電樞的最大電流(合成矢量)與形成間極中心軸方向上的磁通量的電樞電流分量以45度角相交時(shí)，可獲得最大磁阻轉(zhuǎn)矩。本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)被這樣構(gòu)成，即在當(dāng)前相位下，間極中心軸方向上的電樞電流磁通量抵消每個(gè)永磁體6的磁通量，從而最后在間極方向上得到的復(fù)合磁通量大體上等于零。于是，當(dāng)電機(jī)以高的旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)轉(zhuǎn)，感應(yīng)電壓升高時(shí)，電機(jī)允許把形成磁極方向上的磁通量的電樞電流分量(即勵(lì)磁電流分量)調(diào)小，從而可獲得恒定的感應(yīng)電壓。因此，有可能在恒定的功率輸出下，實(shí)現(xiàn)寬廣范圍的可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)及高的功率因數(shù)。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1實(shí)施例。就基本組成而論，本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與圖1-4的第1實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，于是省去對(duì)它們的重復(fù)說明。按照本實(shí)施例，確定了在電樞電流為零的情況下，與電樞繞組互連的永磁體6的磁通量的數(shù)目，每個(gè)磁性部分7的徑向厚度，永磁體6的厚度及表面積，非磁性部分8的體積，非磁性部分8與鐵芯圓周之間的磁性部分的厚度等，以便滿足下述條件。即，結(jié)合當(dāng)電機(jī)被電封閉在短路中時(shí)永磁體6的磁通量產(chǎn)生的電樞電流，以這樣的方式分別確定上述因數(shù)，即源于上述電樞電流的焦耳損耗引起的熱小于電機(jī)的熱允許值，或者上述電樞電流產(chǎn)生的制動(dòng)力小于電機(jī)的允許值。
通常，當(dāng)變換器、端子等中發(fā)生電短路事故時(shí)，如果留有與電樞繞組2互連的永磁體6的任何磁通量，則轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于該感應(yīng)電壓，短路電流可能在電樞繞組中流動(dòng)，引起燒毀，或者設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可能被過大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩鎖緊。如第1及第2實(shí)施例中所述，由于借助來自少量數(shù)目的永磁體6的交鏈磁通實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高功率輸出，因此有可能減小該感應(yīng)電壓，以便確定分別小于允許值的短路電流及制動(dòng)力。因此，即使發(fā)生短路事件，也能夠防止在旋轉(zhuǎn)電機(jī)及設(shè)備中發(fā)生故障。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1實(shí)施例。通過把永磁體6布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的相鄰磁極之間，并用銅材或鋁材實(shí)現(xiàn)作為第一非磁性部分的空腔8，形成了本實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)。就其它組成而論，本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與第1及第4實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，于是省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
借助空腔8中銅或鋁導(dǎo)電材料的布置，當(dāng)轉(zhuǎn)子3不與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步時(shí)，在導(dǎo)電材料中產(chǎn)生渦電流，以致轉(zhuǎn)子能夠進(jìn)入其同步旋轉(zhuǎn)。即，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)及穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1及第4實(shí)施例。圖12是本發(fā)明的第13實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向截面圖。
根據(jù)本發(fā)明，圍繞轉(zhuǎn)子鐵芯4形成許多小孔，銅條13分別插入各個(gè)小孔中。銅條13的相應(yīng)端部彼此電連接。就其它組成而論，本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與第1及第4實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，于是省去對(duì)它們的重復(fù)說明。
在電機(jī)異步運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，由于感應(yīng)電流在銅條13中流動(dòng)，因此可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)及穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。此外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)變換器時(shí)，能夠借助諧波電流吸收渦電流。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1及第4實(shí)施例。圖13及14是本發(fā)明的第14實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸向截面圖。
本實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于一對(duì)磁性端環(huán)12布置在轉(zhuǎn)子鐵芯4的兩個(gè)軸向端部上。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3由轉(zhuǎn)子鐵芯4及端環(huán)12組成。其它組成部分與第1實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似。
本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)按照如下所述運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)轉(zhuǎn)子3在與轉(zhuǎn)子鐵芯4中每個(gè)永磁體6的磁化方向相反的方向上受到電樞電流產(chǎn)生的電樞反作用場(chǎng)的作用時(shí)，永磁體6的一部分磁通量φm形成均沿軸向方向流過鐵芯4，進(jìn)入端環(huán)12并返回鐵芯4的封閉磁通回路51。即，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠有效地產(chǎn)生漏磁通，因此能夠調(diào)節(jié)電樞繞組2與永磁體6之間的交鏈磁通的量，從而可借助電樞電流容易地控制終端電壓。另外，如圖14中所示，通過控制轉(zhuǎn)子鐵芯4與每個(gè)端環(huán)12之間的間隙，能夠調(diào)節(jié)漏磁通和有效磁通的比例。至于其它操作及效果，本實(shí)施例類似于第1實(shí)施例。圖15A是根據(jù)本發(fā)明第1實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向方向的橫截面圖。類似于上面提到的實(shí)施例，本實(shí)施例的電機(jī)包括配有4個(gè)磁極的電樞繞組2的定子1，及大體上呈圓柱形的轉(zhuǎn)子3。就轉(zhuǎn)子3的結(jié)構(gòu)來說，轉(zhuǎn)子鐵芯4由諸如稱為“S45C”的軟鋼之類的磁性材料圓柱件，或者圓形的硅鋼片疊層件構(gòu)成。沿著轉(zhuǎn)子鐵芯4中相應(yīng)磁極軸的方向，間隔磁極寬度的距離形成空腔5，每個(gè)空腔5呈半箭頭形狀。即，根據(jù)本實(shí)施例，由于在電樞繞組2中，4個(gè)磁極呈十字形，因此以這樣的方式形成空腔5，以便對(duì)應(yīng)地從磁極的兩側(cè)在其間放入相應(yīng)的磁極。
為了形成磁性不均勻性，在鐵芯4的相鄰磁極附近均插入相應(yīng)的扇形部分，即，和十字形磁極的外圓周相比，4個(gè)間極具有稍凹的外圓周。于是在每個(gè)間極與定子1之間形成空隙部分17。注意，如圖15中所示，形成的每個(gè)空腔5具有沿轉(zhuǎn)子3徑向方向位于每個(gè)間極的圓周內(nèi)側(cè)的外端部。另外空腔5被這樣形成，以使轉(zhuǎn)子3徑向方向上的相應(yīng)內(nèi)端部互不干擾。
矩形永磁體6，例如Nd-Fe-B類磁體以這樣的方式放置在這樣形成的空腔5中，即永磁體6的相應(yīng)縱向端部與空腔5的內(nèi)端部接觸，而永磁體6的另一縱向端部在空腔5中留出空間5a。利用，例如粘結(jié)劑把這些永磁體保留在空腔5中。每個(gè)永磁體沿著垂直于磁極軸的方向被磁化。此外，布置永磁體6，以便永磁體6產(chǎn)生的磁通量φm抵抗流入間極區(qū)域的電樞繞組2的漏磁通。具體地說，作為中心的每個(gè)磁極兩側(cè)的永磁體6在磁化方向上都相同，并且都垂直于該磁極。另外，作為中心的每個(gè)間極兩側(cè)的永磁體6在轉(zhuǎn)子鐵芯4的周向方向上具有彼此相反的磁化方向。
圖15B表示了圖15A的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的變型。在這一旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子鐵芯的間極部分中形成扇形空腔8。空間5a的形狀被改變?yōu)榫匦?，以便不與空腔8沖突。
上面提及的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)按照下述說明運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖16表示了在所謂的“無負(fù)載狀態(tài)”下，轉(zhuǎn)子3中的磁通分布，在該“無負(fù)載狀態(tài)”下，沒有電流在電構(gòu)繞組中流動(dòng)，以致來自繞組2的磁通量不進(jìn)入轉(zhuǎn)子3。一般在嵌有永磁體6的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，由于永磁體6自身產(chǎn)生的磁通量φma的緣故，無負(fù)載狀態(tài)下，短路電流在電樞繞組2中流動(dòng)，以致對(duì)轉(zhuǎn)子3施加制動(dòng)力。但是，由于本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3采用了使一部分鐵芯位于各個(gè)永磁體6的外部的結(jié)構(gòu)，因此如圖16中所示，磁通量φma形成圍繞各個(gè)永磁體6的封閉回路。從而使無負(fù)載狀態(tài)下電樞繞組2中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為零。于是，沒有制動(dòng)力施加在轉(zhuǎn)子3上，以致能夠保持轉(zhuǎn)子3的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。注意，為了防止在電樞繞組2中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，我們，發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，最好調(diào)節(jié)嵌入的永磁體6的位置，換句話說，調(diào)節(jié)間極周向端部處的鐵芯部分7(即空間5a與間極圓周之間的鐵芯部分)的徑向厚度，以便在“零”電流條件下，至少與電樞繞組2互連的永磁體6的磁通量密度在空隙17處變得小于0.1[T]。
而圖17表示了加載狀態(tài)下轉(zhuǎn)子3中的磁通分布。這種情況下，由于電流在電樞繞組中流動(dòng)，磁通量φd由d軸電樞電流產(chǎn)生。磁通量φd不僅含有在作為磁通回路的轉(zhuǎn)子鐵芯4的磁極中流動(dòng)的主磁通，而且還含有通過間極圓周上的鐵芯部分從磁極到達(dá)相鄰磁極的漏磁通。由于漏磁通及來自永磁體6的磁通量φma，間極的圓周邊緣處的鐵芯部分(磁性部分7)磁飽和。于是，該磁飽和使來自永磁體6的磁通量φma難以通過鐵芯部分7，以致該磁通量φma與相鄰永磁體6的磁通量相結(jié)合，從而形成穿過間極用于定子1的磁通量φmb，如圖17中虛線表示的一樣。由于磁通量φmb從定子1流到轉(zhuǎn)子3的間極，并最終與電樞繞組2互連，因此能夠改善功率輸出及功率因數(shù)。
圖18表示了沿著間極的中心軸方向的磁通量φq，它起源于q軸電樞電流。相鄰磁極之間的磁通量φq確實(shí)確定了從間極兩側(cè)的永磁體6之間通過，到達(dá)轉(zhuǎn)子中心附近，并再次從永磁體6之間通過的磁通回路。但是，由于從永磁體6到定子1的磁通量φm的作用，及空隙17的磁阻的增大，q軸電樞電流產(chǎn)生的磁通量φq被降低。
即，由于上面提及的永磁體6的磁化方向，磁通量φm確定了首先穿過轉(zhuǎn)子3的各個(gè)磁極，其次經(jīng)過空隙17從間極的鐵芯部分進(jìn)入定子1，并最終返回對(duì)向永磁體6的磁通回路。此外，由于永磁體6的磁通量φm分布在與磁通量φq相反的方向上，因此永磁體6的磁通量φm排斥將進(jìn)入間極的磁通量φq。另外，由于間極周圍的空隙17中永磁體6的磁通量φq，由電樞電流產(chǎn)生的“空隙”磁通密度被減小，以致間極周圍的空隙17中的磁通密度與磁極周圍的空隙17中的磁通密度之差進(jìn)一步增大。這意味著本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相對(duì)于轉(zhuǎn)子3的位置，具有在“空隙”磁通密度方面的巨大變化，從而增大了磁能方面的變化。因此依靠空隙磁通密度方面的不均勻性，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠產(chǎn)生大的功率輸出。
如上所述，當(dāng)無負(fù)載或稍微加載時(shí)，由于本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠減小永磁體6與電樞繞組2的交鏈磁通，因此能夠降低感應(yīng)電流，從而能夠減少鐵芯損耗。于是，當(dāng)電機(jī)無負(fù)載或者輕微加載時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于每個(gè)永磁體6的磁通量φmφ封閉在轉(zhuǎn)子鐵芯中，因此也能夠防止永磁體去磁化。由于永磁體6感應(yīng)產(chǎn)生的電壓非常低，因此旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠以各種各樣的可變速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，即使在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，在電樞繞組、變換器等中發(fā)生電短路，由于感應(yīng)電壓基本上等于零，因此短路電流不流動(dòng)。于是，雖然短路，仍能夠防止產(chǎn)生過大的制動(dòng)力，及防止電樞繞組損壞。
另外在本實(shí)施例中，由于矩形永磁體6沿轉(zhuǎn)子鐵芯4的軸向方向(疊層片的軸向方向)嵌入，因此能夠改善轉(zhuǎn)子3的強(qiáng)度。
上面的實(shí)施例中，雖然在留下空間5a的同時(shí)，用永磁體6填充空腔5，但是，在本實(shí)施例的變型中，也可在留下的空腔5a中嵌入非磁性材料9。另外在變型中，可預(yù)料到與本實(shí)施例相類似的效果。圖20是根據(jù)本發(fā)明第16實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向方向的橫截面圖。與上面提到的實(shí)施例相似，電機(jī)包括具有4個(gè)磁極的電樞繞組2的定子1，及安放在定子1中的轉(zhuǎn)子3。轉(zhuǎn)子3在其中心具有與轉(zhuǎn)子鐵芯4嚙合的轉(zhuǎn)子軸30。轉(zhuǎn)子鐵芯4由諸如稱為“S45C”的軟鋼之類的磁性材料圓柱件，或者由圓形硅鋼片疊層件構(gòu)成。沿著轉(zhuǎn)子鐵芯4中相應(yīng)磁極軸的方向，間隔磁極寬度的距離形成空腔5，每個(gè)空腔5具有矩形橫截面。利用，例如粘結(jié)劑把矩形永磁體6，例如Nd-Fe-B類磁體牢固地嵌入空腔5中。即，根據(jù)本實(shí)施例，由于在轉(zhuǎn)子3中，4個(gè)磁極4a呈十字形，以這樣的方式布置永磁體6，以便在之間放入各個(gè)磁極4a。注意，盡管與包括本實(shí)施例在內(nèi)的隨后一些實(shí)施例相同，轉(zhuǎn)子軸30被插入轉(zhuǎn)子鐵芯4中，但是在變型實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子3可由粘結(jié)層疊的圓形鐵芯片形成，各個(gè)圓形鐵芯片不具有用于轉(zhuǎn)子軸30的中心開孔。
每個(gè)永磁體6沿著垂直于磁極軸的方向被磁化。此外，永磁體6被布置成來自永磁體6的磁通量抵抗流入扇形間極4b區(qū)域中的電樞繞組2的漏磁通。具體地說，一個(gè)磁極4a兩側(cè)的永磁體6在磁化方向上彼此相同，并且分別在垂直于該磁極的方向上被磁化。另外，每個(gè)間極4b兩側(cè)的永磁體6在轉(zhuǎn)子鐵芯4的周向方向上具有彼此相反的磁化方向。
在放入相對(duì)的永磁體6之間的各個(gè)磁極4a的外表面附近，沿著轉(zhuǎn)子的軸向方向把多個(gè)(例如5個(gè))具有等腰扇形橫截面的條棒20嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯4中，使它們的尖峰朝向外側(cè)。深槽條棒20由導(dǎo)電的磁性材料，例如添加鋁的鐵，添加硅的鐵等制成，并被改造，以便通過中間物，例如圖中未表示的導(dǎo)電片在轉(zhuǎn)子3的兩個(gè)軸向端部相互傳導(dǎo)。各個(gè)條棒20的截面輪廓可以是矩形。或者也可以是橢圓形。
磁性條棒20按如下所述起作用。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組2的磁通量產(chǎn)生的感應(yīng)電流在條棒20中流動(dòng)，以致在轉(zhuǎn)子3中產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)獨(dú)立起動(dòng)。注意，類似于鐵芯4，由于各個(gè)磁性條棒20由磁性材料構(gòu)成，對(duì)流過磁極4a的磁通(主磁通)沒有影響。
此外，根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例，在嵌入各個(gè)磁極4a中的一組磁性條棒20的兩側(cè)的鐵芯部分中形成一對(duì)截面為圓形的小孔21，小孔21沿轉(zhuǎn)子3徑向方向位于永磁體6的外側(cè)。由于提供了小孔21，磁極4a與間極4b之間的每個(gè)邊界非常清楚，足以阻斷磁路，以便在每個(gè)間極4b中磁阻被進(jìn)一步增大。于是，磁極4a與間極4b之間的磁能變化增大，從而產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。圖21是根據(jù)本發(fā)明第17實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。
根據(jù)本實(shí)施例，第16實(shí)施例中用于各個(gè)永磁體6的空腔5及外部空腔8兩者可由一個(gè)矩形空腔9代替，永磁體6被這樣布置，使其縱向端部鄰接空腔9的內(nèi)端部。
本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3的運(yùn)轉(zhuǎn)類似于第16實(shí)施例的轉(zhuǎn)子。即，由于在每個(gè)空腔5中留有空腔部分，磁極4a與間極4b之間的邊界非常清楚，足以阻斷磁路。注意，由于本實(shí)施例中只使用一個(gè)空腔來代替用于永磁體的空腔5及第16實(shí)施例的空腔8，因此和實(shí)施例16相比，能夠減少加工工序的數(shù)目，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。圖22是根據(jù)本發(fā)明第18實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，雖然轉(zhuǎn)子3看起來象第16實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3，不過沿著轉(zhuǎn)子3的外表面，在間極4b中嵌入了多個(gè)具有圓形截面的導(dǎo)電棒23。每個(gè)導(dǎo)電棒23由，例如銅、鋁等，即非磁性材料制成。這樣，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流也在間極4b的外表面附近流動(dòng)。于是，可改善電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)性能。此外，由于導(dǎo)電棒的非磁性，和第16及第17實(shí)施例相比，間極4b中的磁阻進(jìn)一步增大，從而磁極4a與間極4b之間的磁能變化也進(jìn)一步增大，改善了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出功率。圖23是根據(jù)本發(fā)明第19實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，在圖21的轉(zhuǎn)子3的間極4b的圓周上嵌入多個(gè)非磁性導(dǎo)電棒23。本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與第18實(shí)施例相似。圖24是根據(jù)本發(fā)明第20實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，在圖22的空腔21中插入多個(gè)具有圓形截面的非磁性導(dǎo)電棒24。于是，明確了磁極4a與間極4b之間的邊界，從而磁極4a與間極4b之間磁能方面的變化進(jìn)一步增大，提高了電機(jī)的功率輸出。圖25是根據(jù)本發(fā)明第21實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。除了具有位于間極4b中的四個(gè)扇形空腔25的轉(zhuǎn)子鐵芯4的構(gòu)造外，本實(shí)施例類似于圖20的實(shí)施例。于是，借助永磁體6及空腔25兩者的高磁阻的作用，沿間極軸方向的磁通量降低，以致磁極4a與間極4b之間磁能方面的變化進(jìn)一步增大，從而提供了電機(jī)的功率輸出。圖26是根據(jù)本發(fā)明第22實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。除了也具有位于間極4b中的四個(gè)扇形空腔25的轉(zhuǎn)子鐵芯4的構(gòu)造外，本實(shí)施例類似于圖21的實(shí)施例。本實(shí)施例的電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)類似于第21實(shí)施例。
注意，就圖22、23及24的非磁性導(dǎo)電棒23來說，在這些實(shí)施例的變型中，非磁性導(dǎo)電棒23的形狀可以是矩形，也可以是三角形。圖27-29分別是根據(jù)本發(fā)明第23-25實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。和那些實(shí)施例相同，類似于第21實(shí)施例，分別在圖22-24的轉(zhuǎn)子4中形成扇形空腔25。除了間極4b的磁阻由空腔25增大之外，這些實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3的運(yùn)轉(zhuǎn)與第18-20實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3的運(yùn)轉(zhuǎn)相同。圖30是根據(jù)本發(fā)明第26實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。在第25實(shí)施例的這一變型中，在轉(zhuǎn)子3的整個(gè)圓周上間隔一定的距離布置截面相同的空腔21。磁極4a中的那些空腔21中填充沿轉(zhuǎn)子3的軸向方向延伸的磁性導(dǎo)電棒27，而間極4b中的那些空腔21中填充沿轉(zhuǎn)子3的軸向方向延伸的非磁性導(dǎo)電棒24。于是，由于在轉(zhuǎn)子3的圓周上設(shè)置了外形相同的導(dǎo)電棒24、27，電機(jī)起動(dòng)時(shí)，由來自電樞繞組2的磁通量產(chǎn)生的在導(dǎo)電棒24、27中流動(dòng)的感應(yīng)電流，允許電機(jī)獨(dú)立起動(dòng)。圖31是根據(jù)本發(fā)明第27實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。本實(shí)施例類似于第26實(shí)施例。即，根據(jù)本實(shí)施例，通過從第26實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3上除去磁極4a中的空腔21，轉(zhuǎn)子3不具備導(dǎo)磁性。另外，在本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3中，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，大的感應(yīng)電流在導(dǎo)電棒24中流動(dòng)，從而可確保電機(jī)自動(dòng)起動(dòng)。
同時(shí)，和在間極4b中形成空腔25的第21-26實(shí)施例相同，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，轉(zhuǎn)子3的相應(yīng)橋接部分(即，間極4b的圓周部分)具有向外變形的可能性。
圖32-35表示了為防止由于電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子3變形，而提供的各種轉(zhuǎn)子鐵芯4的相應(yīng)橫截面。在下面的實(shí)施例中，圖32-35的各個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯可放置在轉(zhuǎn)子鐵芯組件的兩個(gè)軸向端部，也可插入轉(zhuǎn)子組件的軸向中間位置，該轉(zhuǎn)子鐵芯組件可通過層疊若干，例如如圖30中所示的圓片獲得。圖32表示了作為根據(jù)第28實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的組成部分的轉(zhuǎn)子鐵芯片4A。為了提供轉(zhuǎn)子鐵芯片4A，從圖30的轉(zhuǎn)子鐵芯4中除去扇形空腔25，從而除了安放永磁體6的空腔外，所完成的轉(zhuǎn)子鐵芯片4A沒有空腔。于是，在鐵芯片4A被布置在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸向端部，或者一個(gè)或多個(gè)鐵芯片4A被插入轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子鐵芯4中，由于轉(zhuǎn)子的間極4b被增強(qiáng)，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠抵抗離心力。圖33表示了作為根據(jù)第29實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的組成部分的轉(zhuǎn)子鐵芯片4B。根據(jù)本實(shí)施例，在每個(gè)間極4b中，鐵芯片4B具有比圖30的空腔30稍小的空腔28。于是，在鐵芯片4B被布置在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸向端部，或者一個(gè)或多個(gè)鐵芯片4A被插入轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子鐵芯4中，轉(zhuǎn)子的間極4b被增強(qiáng)。圖34表示了作為根據(jù)第30實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的組成部分的轉(zhuǎn)子鐵芯片4C。雖然本實(shí)施例在導(dǎo)電棒的安排方面類似于圖30的實(shí)施例，不過前者與后者的區(qū)別在于在各個(gè)間極4b中，鐵芯片4C具有一個(gè)沿轉(zhuǎn)子徑向方向向外延伸的橋接件29。組裝中，一個(gè)或多個(gè)鐵芯片4C被插入通過層疊若干圖30的轉(zhuǎn)子鐵芯4得到的轉(zhuǎn)子中，以便增強(qiáng)轉(zhuǎn)子的間極4b。圖35表示了作為根據(jù)第31實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的組成部分的轉(zhuǎn)子鐵芯片4D。雖然本實(shí)施例在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方面類似于圖31的實(shí)施例，不過前一實(shí)施例與后一實(shí)施例的區(qū)別在于在各個(gè)間極4b內(nèi)，鐵芯片4D也具有一個(gè)沿轉(zhuǎn)子徑向方向向外延伸的橋接件29。組裝中，一個(gè)或多個(gè)鐵芯片4D被插入通過層疊若干圖31的轉(zhuǎn)子鐵芯4得到的轉(zhuǎn)子中，以便增強(qiáng)轉(zhuǎn)子的間極4b。圖36是根據(jù)本發(fā)明第32實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子3具有形成于間極4b中的空腔25，并且在轉(zhuǎn)子3的整個(gè)圓周面上覆蓋導(dǎo)電材料圓柱構(gòu)件30。圓柱構(gòu)件30的材料可以是非磁性材料，例如銅、鋁等等?；蛘邎A柱構(gòu)件30可由具有良好導(dǎo)電性的磁性材料制成。
于是，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，沿著圓柱構(gòu)件30的軸向方向流動(dòng)的感應(yīng)電流產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，允許轉(zhuǎn)子3自動(dòng)起動(dòng)。注意，和在轉(zhuǎn)子鐵芯中嵌入許多導(dǎo)電棒的實(shí)施例相比，由于采用了圓柱導(dǎo)電構(gòu)件30的本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3的組件數(shù)目被減少，可改善轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)簡(jiǎn)化了電機(jī)的制造。
注意，作為具有良好導(dǎo)電性的材料，Cu-Fe合金適于制造圓柱構(gòu)件30。另外，當(dāng)圓柱件的厚度被確定為外皮厚度(外皮厚度可由導(dǎo)磁率及導(dǎo)磁率確定)的1～4倍時(shí)，能夠增大轉(zhuǎn)子的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并降低使電機(jī)同步時(shí)的空轉(zhuǎn)，從而可特別簡(jiǎn)化電機(jī)的同步牽引。圖37是根據(jù)本發(fā)明第33實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子由沿著磁極軸延伸的十字形鐵芯31組成，同時(shí)考慮到把鋼板沖壓成鐵芯片提高了產(chǎn)品的屈服點(diǎn)，除去了間極的相應(yīng)連接部分(橋接部分)。在旋轉(zhuǎn)鐵芯31中，每個(gè)磁極31a具有以燕尾形式形成的前端。而導(dǎo)電材料圓柱件32在其內(nèi)表面上設(shè)置有用于與轉(zhuǎn)子鐵芯31的燕尾端嚙合的燕尾槽。借助該嚙合，這樣構(gòu)成的圓柱件32裝配上轉(zhuǎn)子鐵芯31。這樣，前面提及的轉(zhuǎn)子3的空腔25由十字形轉(zhuǎn)子鐵芯31及圍繞鐵芯31的圓柱件32確定。本實(shí)施例的電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)類似于第32實(shí)施例。此外，由于鐵芯的結(jié)構(gòu)，提高了材料的效率，因此可降低制造成本。由于借助燕尾端與燕尾槽的嚙合，轉(zhuǎn)子鐵芯31牢固地與圓柱件32裝配在一起，因此即使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，也不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，從而可提高轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度。注意，就導(dǎo)電構(gòu)件30、32的磁性來說，最好用非磁性材料制成導(dǎo)電構(gòu)件30、32，以便增大間極4b的磁阻，降低間極軸方向的磁通量。或者構(gòu)件30、32也可由具有良好導(dǎo)電性的磁性材料制成。
在采用導(dǎo)電性良好的材料的情況下，類似于第32實(shí)施例，當(dāng)圓柱件的厚度被確定為外皮厚度(外皮厚度可由導(dǎo)磁率及導(dǎo)磁率確定)的1～4倍時(shí)，則能夠增大轉(zhuǎn)子的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并降低使電機(jī)同步時(shí)的空轉(zhuǎn)，從而可特別簡(jiǎn)化電機(jī)的同步牽引。圖38是根據(jù)本發(fā)明第34實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。在第33實(shí)施例的這一變型中，導(dǎo)體由接連磁極4a的外表面的4個(gè)彎曲的殼層構(gòu)件33組成。每個(gè)殼層構(gòu)件33重疊在間極4b上，并借助燕尾槽與構(gòu)件33的燕尾突起之間的嚙合與間極4b結(jié)合，間極4b沿轉(zhuǎn)子3徑向方向布置在磁極4a前端內(nèi)部。根據(jù)本實(shí)施例，由于間極4b上覆蓋殼層構(gòu)件33，電機(jī)起動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流在間極4b中流動(dòng)，使電機(jī)能夠自動(dòng)起動(dòng)。此外，由于每個(gè)殼層構(gòu)件33被改造，以接續(xù)磁極4a的外表面，以便形成圓形截面的轉(zhuǎn)子3，因此能夠減小空氣阻力(風(fēng)阻)，從而可改進(jìn)旋轉(zhuǎn)效率。圖39是根據(jù)本發(fā)明第35實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，在轉(zhuǎn)子3的每個(gè)空腔25中，類似于第34實(shí)施例的殼層構(gòu)件33的導(dǎo)電殼層構(gòu)件34被固定在轉(zhuǎn)子鐵芯4上。運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流在位于間極4b較外側(cè)的殼層構(gòu)件34中流動(dòng)，使電機(jī)能夠自動(dòng)起動(dòng)。圖40是根據(jù)本發(fā)明第36實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖，本實(shí)施例類似于第33及34實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例，從圖38的轉(zhuǎn)子3上除去間極4b，以致形成的轉(zhuǎn)子鐵芯4的截面為十字形。此外，各個(gè)磁極4a的周向端部呈鉤形，用于和導(dǎo)電殼層構(gòu)件35的周向端部嚙合。由于磁極4a的這種構(gòu)造，即使轉(zhuǎn)子3的離心力施加在構(gòu)件35上，也可防止構(gòu)件35脫離轉(zhuǎn)子3。這樣，本實(shí)施例的每個(gè)導(dǎo)電殼層構(gòu)件35在間極構(gòu)成轉(zhuǎn)子3的一部分。操作中，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流在殼層構(gòu)件35中流動(dòng)，使電機(jī)能夠自動(dòng)起動(dòng)。此外，由于每個(gè)殼層構(gòu)件35被改造，以接續(xù)磁極4a的外表面，因此能夠減小空氣阻力(風(fēng)阻)，從而可改進(jìn)旋轉(zhuǎn)效率。
雖然本實(shí)施例中殼層構(gòu)件35相互分離，不過在變型實(shí)施例中，它們可由圖41的圓柱形構(gòu)件37代替，各個(gè)構(gòu)件35通過環(huán)形部分36相互連接。圖42是根據(jù)本發(fā)明第37實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。類似于第1實(shí)施例，本磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括具有4磁極的電樞繞組2的定子1，及安放在定子1中的轉(zhuǎn)子3。
本實(shí)施例的特征在于一個(gè)圓柱形導(dǎo)電構(gòu)件38覆蓋轉(zhuǎn)了鐵芯4的整個(gè)圓周。如圖43中所示，沿著周向方向，圓柱形導(dǎo)電構(gòu)件38具有均沿構(gòu)件38的軸向方向延伸的多個(gè)狹長(zhǎng)切口38a。
由于狹長(zhǎng)切口38a的形成，電機(jī)起動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流流動(dòng)，同時(shí)確定一個(gè)沿著轉(zhuǎn)子的軸向及周向方向的長(zhǎng)回路，如圖43中箭頭A所示。于是，增強(qiáng)了電樞繞組與轉(zhuǎn)子之間的磁耦合，為轉(zhuǎn)子提供更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子3能夠自動(dòng)起動(dòng)。
注意，本實(shí)施例的圓柱形構(gòu)件38由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此易于制造，同時(shí)能夠確保具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。此外，由于構(gòu)件38使轉(zhuǎn)子3的圓周變得平滑，因此能夠減小空氣阻力(風(fēng)阻)，從而可改進(jìn)旋轉(zhuǎn)效率。
具有良好導(dǎo)電性的材料，例如含鋁的鐵，含硅的鐵，Cu-Fe合金等可用作構(gòu)件38的材料。這種情況下，當(dāng)圓柱形構(gòu)件38的厚度被確定為外皮厚度(外皮厚度可由導(dǎo)磁率及導(dǎo)磁率確定)的1～4倍時(shí)，則能夠增大轉(zhuǎn)子的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并降低使電機(jī)同步時(shí)的空轉(zhuǎn)，從而可特別簡(jiǎn)化電機(jī)的同步牽引?；蛘撸绻麡?gòu)件38由類似于鐵芯4的磁性材料制成，則不會(huì)影響流過磁極4a的磁通(主磁通)。圖44是根據(jù)本發(fā)明第38實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。本實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)與第38實(shí)施例的區(qū)別在于在各個(gè)間極上，轉(zhuǎn)子設(shè)置有空腔25。其它結(jié)構(gòu)類似于第38實(shí)施例，包括圓柱形構(gòu)件38。
根據(jù)本實(shí)施例，由于借助起因于永磁體6及空腔25的磁阻的作用，間極軸方向的磁通被減少，因此磁極4a與間極4b之間的磁能變化被進(jìn)一步擴(kuò)大，從而提高了電機(jī)的功率輸出。圖45是根據(jù)本發(fā)明第39實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。本實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)與第39實(shí)施例的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子鐵芯4的構(gòu)形不同。類似于圖37的實(shí)施例，轉(zhuǎn)子3由沿磁極軸方向延伸的十字形鐵芯31組成，同時(shí)考慮到把鋼板沖壓成鐵芯片提高了產(chǎn)品的屈服點(diǎn)，除去了間極的相應(yīng)連接部分(橋接部分)。于是，每個(gè)磁極31a的前端呈燕尾形，而圓柱形構(gòu)件38布置在轉(zhuǎn)子鐵芯4的外面，其上設(shè)置有用于與轉(zhuǎn)子鐵芯31的燕尾端嚙合的燕尾槽。
類似于第37及38實(shí)施例，圓柱形構(gòu)件38由具有沿構(gòu)件38周向方向布置的多個(gè)狹長(zhǎng)切口38a的導(dǎo)電構(gòu)件組成，如圖43中所示?？涨?5由該圓柱形構(gòu)件38及十字形鐵芯31確定。
圓柱形構(gòu)件38的作用和第37及38實(shí)施例的構(gòu)件38的作用完全相同。此外，由于鐵芯的結(jié)構(gòu)，提高了材料的效率，因此可降低制造成本。由于借助燕尾端與燕尾槽的嚙合，轉(zhuǎn)子鐵芯31牢固地與圓柱件32裝配在一起，因此即使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，也不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，從而可提高轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度。
注意，在采用導(dǎo)電性良好的材料用于圓柱形構(gòu)件38的情況下，并且當(dāng)圓柱形構(gòu)件的厚度被確定為外皮厚度(外皮厚度可由導(dǎo)磁率及導(dǎo)磁率確定)的1～4倍時(shí)，則能夠增大轉(zhuǎn)子的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并降低使電機(jī)同步時(shí)的空轉(zhuǎn)，從而可特別簡(jiǎn)化電機(jī)的同步牽引。
不過，和第37-39實(shí)施例相同，圓柱形構(gòu)件38可由非磁性材料制成，以提高間極4b的磁阻，從而降低間極軸方向的磁通量。圖46A是根據(jù)本發(fā)明第40實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。在第39實(shí)施例的變形中，轉(zhuǎn)子3的導(dǎo)體由4個(gè)彎曲的殼層構(gòu)件39組成，沿周向方向，每個(gè)殼層構(gòu)件39上設(shè)置有多個(gè)圖46B的狹長(zhǎng)切口39a。每個(gè)殼層構(gòu)件39重疊在間極4b上，并借助燕尾槽與構(gòu)件39的燕尾突起之間的嚙合與間極4b結(jié)合，間極4b沿轉(zhuǎn)子3徑向方向布置在磁極4a前端內(nèi)部。根據(jù)本實(shí)施例，由于間極4b上覆蓋殼層構(gòu)件39，電機(jī)起動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流在間極4b中流動(dòng)，使電機(jī)能夠自動(dòng)起動(dòng)。此外，由于每個(gè)殼層構(gòu)件39被改造，以接續(xù)磁極4a的外表面，以便形成圓形截面的轉(zhuǎn)子3，因此能夠減小空氣阻力(風(fēng)阻)，從而可改進(jìn)旋轉(zhuǎn)效率。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，殼層構(gòu)件39由具有良好導(dǎo)電性的非磁性材料，例如銅、鋁等制成。于是當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)電流也在轉(zhuǎn)子3的間極4b外表面附近流動(dòng)，改善了電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)性能。同時(shí)，由于殼層構(gòu)件39的非磁性，間極4b中的磁阻進(jìn)一步增大，磁極4a與間極4b之間的磁能變化進(jìn)一步增大，從而提高了電機(jī)的功率輸出。圖47是根據(jù)本發(fā)明第41實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子3的導(dǎo)體由4個(gè)彎曲的殼層構(gòu)件40組成，沿轉(zhuǎn)子3b的周向方向，每個(gè)殼層構(gòu)件配有一個(gè)以上的狹長(zhǎng)切口39a。每個(gè)殼層構(gòu)件40被固定在轉(zhuǎn)子3的每個(gè)空腔25的外側(cè)。
于是，由于電機(jī)起動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)回路的感應(yīng)電流在布置在間極4b相對(duì)外部的殼層構(gòu)件40中流動(dòng)，使電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)容易。圖48A是根據(jù)本發(fā)明第42實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3的橫截面圖，本實(shí)施例類似于第40及41實(shí)施例。
根據(jù)本實(shí)施例，從圖46A的轉(zhuǎn)子3上除去間極4b，以致形成的轉(zhuǎn)子鐵芯4的截面為十字形。此外，各個(gè)磁極4a的周向端部呈鉤形，用于和導(dǎo)電殼層構(gòu)件41的周向端部嚙合。由于磁極4a的這種構(gòu)造，即使轉(zhuǎn)子3的離心力施加在構(gòu)件41上，也可防止構(gòu)件41脫離轉(zhuǎn)子3。
另外，由于在每個(gè)構(gòu)件41的兩個(gè)軸向端部，殼層構(gòu)件41通過環(huán)形部分41b、41c相互連接，能夠形成沿轉(zhuǎn)子鐵芯4的軸向方向延伸，并且沿轉(zhuǎn)子3的周向方向并列的長(zhǎng)回路狹長(zhǎng)切口41a。同時(shí)，殼層構(gòu)件41與磁極4a的外表面平滑連接。
于是，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子鐵芯4能夠獲得類似于實(shí)施例45的效果。此外，由于每個(gè)殼層構(gòu)件41被改造，以接續(xù)磁極4a的外表面，因此能夠減小空氣阻力(風(fēng)阻)，從而可改進(jìn)旋轉(zhuǎn)效率。此外，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)回路的感應(yīng)電流在殼層構(gòu)件41中流動(dòng)，從而使電機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)容易。
注意，雖然本實(shí)施例中，4個(gè)殼層構(gòu)件41通過環(huán)形部分41b及41c彼此連接，從而構(gòu)成單個(gè)圓柱形導(dǎo)電構(gòu)件，不過類似于第40及41實(shí)施例，在第42實(shí)施例的變型中，可除去環(huán)形部分41b，41c，使殼層構(gòu)件41互相分離。
和第37-42實(shí)施例相同，由于轉(zhuǎn)子鐵芯4外部的導(dǎo)體具有在轉(zhuǎn)子鐵芯的圓柱形部分上形成的多個(gè)狹長(zhǎng)切口，所述多個(gè)狹長(zhǎng)切口沿轉(zhuǎn)子的周向方向排列，以致均沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸，于是電機(jī)起動(dòng)時(shí)，在沿轉(zhuǎn)子的軸向方向形成長(zhǎng)回路的同時(shí)，感應(yīng)電流流動(dòng)，從而電樞繞組與轉(zhuǎn)子之間的磁耦合被極大的增強(qiáng)，足以為電機(jī)提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖49是根據(jù)本發(fā)明第43實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向方向的橫截面圖。類似于前面提及的實(shí)施例，本實(shí)施例的電機(jī)包括配有電樞繞組2的定子1，及安放在定子1中的轉(zhuǎn)子3。
根據(jù)本實(shí)施例，轉(zhuǎn)子3由具有十字形截面的轉(zhuǎn)子鐵芯4及緊靠轉(zhuǎn)子鐵芯4的環(huán)形構(gòu)件42。
轉(zhuǎn)子鐵芯4由通過把磁性材料鋼板(例如軟鋼S45C，硅鋼)沖壓(或線切割)成十字形得到的若干鋼板的迭片結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具有沿轉(zhuǎn)子3的徑向方向向外伸出的磁極4a，及沿轉(zhuǎn)子3的周向方向分別放入相鄰磁極4a之間的間極4b(非磁性空間)。而由和轉(zhuǎn)子鐵芯4的磁性材料相同的材料制成的環(huán)形構(gòu)件42以圓柱形構(gòu)件的形式構(gòu)成，該圓柱形構(gòu)件具有厚度為T的環(huán)形部分，并且也沿著轉(zhuǎn)子鐵芯4的軸向方向延伸(即垂直于圖面的方向)。
為了和轉(zhuǎn)子鐵芯4結(jié)合，利用收縮連接件，壓力連接件等把環(huán)形構(gòu)件42緊密地固定在磁極4a的圓周面上。這樣，在轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子鐵芯4與環(huán)形構(gòu)件42之間不存在滑動(dòng)。注意，規(guī)定環(huán)形構(gòu)件42的徑向厚度T小于圖54的早期轉(zhuǎn)子50的橋接部分51的厚度t(T＜t)。其原因是環(huán)形構(gòu)件42是整體形成的，于是夾持在這種構(gòu)件42中的轉(zhuǎn)子鐵芯4可具有其強(qiáng)度分別比早期轉(zhuǎn)子的那些間極高的間極4b(及它們的鄰近部分)，該早期轉(zhuǎn)子具有厚度與構(gòu)件42相同的橋接部分。換句話說，當(dāng)要求對(duì)轉(zhuǎn)子的每個(gè)極間確保一定的強(qiáng)度時(shí)，和為同樣要求而提供的早期轉(zhuǎn)子(參見圖54)的厚度t相比，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3能夠減小環(huán)形構(gòu)件42的厚度T。
轉(zhuǎn)子3及具有轉(zhuǎn)子3的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)按照下述說明運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖50表示了沿著轉(zhuǎn)子鐵芯4磁極軸的d軸方向上的磁通量φd。如圖中所示，由于磁通量φd在作為磁通回路的磁極4a的轉(zhuǎn)子鐵芯4中流動(dòng)，而該磁通回路的磁阻非常小，因此本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有磁通量易于流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于環(huán)形構(gòu)件42的厚度T小于橋接部分51(圖54)的厚度t，因此和通過橋接部分51的漏磁通相比，能夠通過構(gòu)件42的漏磁通的量。
圖51表示了由q軸電樞電流引起的，沿著徑向軸方向通過間極4b中心的磁通量φq。雖然磁通量φq部分形成穿過間極4b的磁通回路，不過磁通量φq幾乎形成通過構(gòu)件42，隨后沿轉(zhuǎn)子3的徑向方向流出相鄰間極4b的磁通回路。雖然本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3的這種磁通分布類似于常規(guī)轉(zhuǎn)子50的磁通分布，不過由于T＜t，流過環(huán)形構(gòu)件42的磁通量小于流過轉(zhuǎn)子50的橋接部分51的磁通量，同時(shí)間極4b的磁阻增大。這樣，由于因提供了減薄的環(huán)形構(gòu)件42，相對(duì)于轉(zhuǎn)子3的位置產(chǎn)生了大的磁性不均衡，所得到的磁能顯著改變，從而產(chǎn)生大的電機(jī)功率輸出。
此外，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3由其上覆蓋環(huán)形構(gòu)件42的不均勻轉(zhuǎn)子鐵芯4一體構(gòu)成，因此對(duì)于相同的要求，和早期的轉(zhuǎn)子相比，可使環(huán)形構(gòu)件42的厚度更小。
就環(huán)形構(gòu)件42的材料來說，和環(huán)形構(gòu)件使用與轉(zhuǎn)子鐵芯4相同的材料的情況相比，使用和構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯4的材料相比，其飽和磁通密度較小材料會(huì)導(dǎo)致q軸方向的磁通難以在構(gòu)件42中流動(dòng)。這種情況下，通過環(huán)形構(gòu)件42的漏磁通也會(huì)在d軸方向的磁通中被減少，從而增大了主磁通的量，因此能夠提高電機(jī)的功率輸出。圖52是根據(jù)本發(fā)明第44實(shí)施例的轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)子的徑向方向的橫截面圖。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子3的特征在于，例如Nd-Fe-B永磁體6沿周向方向布置在轉(zhuǎn)子鐵芯4的每個(gè)磁極4a的兩側(cè)。注意，關(guān)于環(huán)形構(gòu)件42的布置，本實(shí)施例類似于第43實(shí)施例。
永磁體6沿垂直于由箭頭A所示的磁極軸的方向被磁化，并被磁化成排斥進(jìn)入間極4b的電樞繞組2的q軸磁通。換句話說，其間插入各個(gè)磁極4a的對(duì)向永磁體6在磁化方向上彼此相同，垂直于該磁極4a。而每個(gè)間極4b兩側(cè)的對(duì)向永磁體的磁化方向彼此不同，均位于轉(zhuǎn)子3的周向方向上，并且每個(gè)間極4b兩側(cè)的對(duì)向永磁體被布置成使來自永磁體6的磁通量沿徑向方向在間極4b中流動(dòng)。按照本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子3，由于除了環(huán)形構(gòu)件42的作用外，永磁體6的磁通量還對(duì)抗q軸磁通量，因此間極4b中的磁阻進(jìn)一步增大，從而提高了電機(jī)的功率輸出。
同時(shí)，本實(shí)施例的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)在制造方法方面也優(yōu)于常規(guī)的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
圖53A-53D表示了制造圖52的轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子。注意，在該制造方法中，永磁體6由導(dǎo)磁體磁化。即，根據(jù)該制造方法，首先使已切割成十字形的若干磁性片相互層疊并被固定，以便制備具有磁極4a及間極4b的轉(zhuǎn)子鐵芯4(參見圖53A)。
其次，在磁化永磁體6之前，利用粘結(jié)劑把永磁體6粘貼在各個(gè)磁極4a的兩側(cè)面上(參見圖53B)。
接下來，如圖53C中所示，把帶有永磁體6的轉(zhuǎn)子鐵芯4放入導(dǎo)磁體60中，隨后按順序磁化永磁體6，以便具有上面提到的磁化方向。在所有永磁體6都被磁化之后，從導(dǎo)磁體60中取出轉(zhuǎn)子鐵芯4，之后利用收縮連接件、壓力連接件等把環(huán)形構(gòu)件42裝配到轉(zhuǎn)子鐵芯4上，從而完成轉(zhuǎn)子3(參見圖53D)。
這樣，由于轉(zhuǎn)子3包括作為一個(gè)組成部分的十字形轉(zhuǎn)子鐵芯4，因此能夠容易地把預(yù)磁化磁體6安裝在磁極4a上。另外，由于這樣安裝的永磁體6暴露在轉(zhuǎn)子鐵芯4上，因此能夠容易地把具有永磁體6的轉(zhuǎn)子鐵芯4放入導(dǎo)磁體60中。
在上述方法的變型中，事先磁化的永磁體6可安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯4的磁極4a的側(cè)面上，之后，可把環(huán)形構(gòu)件42裝配到轉(zhuǎn)子鐵芯4上。這種情況下，由于轉(zhuǎn)子鐵芯4的構(gòu)形，能夠容易把磁化的磁體6插入鐵芯4中，從而簡(jiǎn)化了完成轉(zhuǎn)子3的裝配操作。
此外，在該方法變型中，考慮到簡(jiǎn)單地減小轉(zhuǎn)子3的風(fēng)阻，環(huán)形構(gòu)件42可由非磁性材料構(gòu)成。
最后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白上面的說明是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最佳實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可用出各種變化及修改。
權(quán)利要求
1.一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞繞組磁通量的多個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體沿著一個(gè)方向被磁化，該方向不同于促進(jìn)轉(zhuǎn)子磁化的方向；及其中以這樣的方式在轉(zhuǎn)子鐵芯中確保一個(gè)磁性部分，以便當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，30％以上的永磁體磁通量分布在轉(zhuǎn)子中，并且當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體的交鏈磁通大于電流及永磁體組成的復(fù)合交鏈磁通的10％。
2.一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞磁通量的多個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體沿著一個(gè)方向被磁化，該方向不同于促進(jìn)轉(zhuǎn)子磁化的方向；及其中以這樣的方式在轉(zhuǎn)子鐵芯中確保一個(gè)磁性部分，以便當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí)，80％以上的永磁體磁通量分布在轉(zhuǎn)子中，并且當(dāng)電機(jī)被加載時(shí)，永磁體的交鏈磁通大于電流及永磁體組成的復(fù)合交鏈磁通的5％。
3.一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞繞組磁通量的多個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體沿著一個(gè)方向被磁化，該方向不同于促進(jìn)轉(zhuǎn)子磁化的方向；及其中，在空隙處的永磁體磁通量中，永磁體的磁通量密度的基波中的最大值為0.2～0.6T。
4.按照權(quán)利要求1所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中永磁體的磁化方向大體上和轉(zhuǎn)子的周向方向相同。
5.按照權(quán)利要求4所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子在相鄰的磁極之間具有第一非磁性部分。
6.按照權(quán)利要求5所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中每個(gè)磁極的寬度為極距的0.3～0.5倍，極距對(duì)應(yīng)于從一個(gè)磁極的中心到相鄰磁極的中心的周向距離。
7.按照權(quán)利要求6所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子具有均在相鄰磁極之間的圓周上形成的，用于磁性連接相鄰磁極的磁性部分。
8.按照權(quán)利要求7所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子配有用于減少沿徑向方向漏過永磁體相應(yīng)內(nèi)側(cè)部分的磁通量的第二非磁性部分。
9.按照權(quán)利要求8所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中相鄰磁極之間的第一非磁性部分布置成不會(huì)顯著增大永磁體外面的磁阻。
10.按照權(quán)利要求9所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中就轉(zhuǎn)子鐵芯與定子之間的空隙而論，相鄰磁極之間的間極外面的空隙長(zhǎng)度大于磁極外面的空隙長(zhǎng)度。
11.按照權(quán)利要求10所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中源于相鄰磁極之間中心軸方向上的電樞電流的磁通量與永磁體的磁通量相互抵消，以致該中心軸方向上的復(fù)合磁通量大體上等于零。
12.按照權(quán)利要求11所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中在形成相鄰磁極之間中心軸方向上的磁通量的電樞電流分量最大的條件下，源于相鄰磁極之間中心軸方向上的電樞電流分量的磁通量與永磁體的磁通量互相抵消，從而中心軸方向上的復(fù)合磁通量大體上等于零。
13.按照權(quán)利要求12所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中結(jié)合當(dāng)電機(jī)被電封閉在短路中時(shí)，永磁體的磁通量產(chǎn)生的電樞電流，以這樣的方式確定在與永磁體的磁通量互連的電樞電流為零的情況下，永磁體產(chǎn)生的磁通量的互連，即源于電樞電流的焦耳損耗引起的熱小于電機(jī)的熱允許值，或者電樞電流產(chǎn)生的制動(dòng)力小于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的允許值。
14.按照權(quán)利要求5所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中永磁體被布置在相鄰磁極之間，磁極之間的第一非磁性部分由導(dǎo)電材料形成。
15.按照權(quán)利要求13所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中在轉(zhuǎn)子的圓周上形成多個(gè)沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的導(dǎo)電構(gòu)件。
16.按照權(quán)利要求15所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，還包括布置在轉(zhuǎn)子的各個(gè)軸向端部上的一對(duì)磁性端環(huán)。
17.一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡；沿著轉(zhuǎn)子的各個(gè)磁極的方向布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞磁通量的多個(gè)永磁體；及其中相鄰磁極之間的各個(gè)間極的外表面相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向方向上的磁極外表面凹陷。
18.按照權(quán)利要求17所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中每個(gè)永磁體被布置成使轉(zhuǎn)子鐵芯的一部分位于轉(zhuǎn)子徑向方向上的永磁體外端部與轉(zhuǎn)子的外圓周之間。
19.按照權(quán)利要求18所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中永磁體的外端部與轉(zhuǎn)子的外圓周之間的部分具有這樣的徑向厚度，即電樞磁通量可使該部分磁飽和。
20.按照權(quán)利要求18所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中永磁體外端部與轉(zhuǎn)子外圓周之間的部分的徑向厚度小于在其中心的間極的徑向厚度。
21.按照權(quán)利要求18所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中永磁體外端部與轉(zhuǎn)子外圓周之間的部分具有這樣的厚度，以致當(dāng)電樞繞組中沒有電流流動(dòng)時(shí)，與電樞繞組互連的永磁體的磁通量的空隙磁通密度等于或小于0.1T。
22.按照權(quán)利要求18所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中各個(gè)永磁體被這樣布置，以便除了轉(zhuǎn)子鐵芯的部分之外，在永磁體外端部與轉(zhuǎn)子外圓周之間形成空間。
23.按照權(quán)利要求22所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中用非磁性材料填充該空間。
24.按照權(quán)利要求22所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極部分中形成一個(gè)空腔。
25.一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子周向方向形成磁性不均衡，另外依次在轉(zhuǎn)子中形成磁極及間極；沿著轉(zhuǎn)子的各個(gè)磁極的方向布置在轉(zhuǎn)子鐵芯中，用于抵消從在轉(zhuǎn)子中確定的相鄰磁極之間通過的電樞磁通量的多個(gè)永磁體；及布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的圓周部分上，用于在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體。
26.按照權(quán)利要求25所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體由多個(gè)磁性棒組成，磁性棒被嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的各個(gè)磁極的外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸。
27.按照權(quán)利要求26所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子具有沿轉(zhuǎn)子徑向方向在永磁體外面的各個(gè)鐵芯部分中形成的空腔。
28.按照權(quán)利要求27所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子鐵芯在每個(gè)間極外表面附近配有沿轉(zhuǎn)子軸向方向延伸，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流的非磁性導(dǎo)體棒。
29.按照權(quán)利要求28所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中利用沿轉(zhuǎn)子軸向方向延伸，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流的多個(gè)非磁性導(dǎo)體棒部分填充轉(zhuǎn)子的空腔。
30.按照權(quán)利要求25所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體包括嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)磁極外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的多個(gè)深槽磁性棒，及嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的多個(gè)非磁性棒。
31.按照權(quán)利要求25所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體由嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極外表面附近，沿轉(zhuǎn)子的軸向方向延伸的多個(gè)非磁性棒組成。
32.按照權(quán)利要求25所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體被設(shè)置成覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面。
33.按照權(quán)利要求32所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體為圓柱形，以便覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)外表面。
34.按照權(quán)利要求32所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體由與磁極的外表面相連，以覆蓋間極的多個(gè)殼層構(gòu)件構(gòu)成。
35.按照權(quán)利要求25所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極的外表面附近，并沿著轉(zhuǎn)子的周向方向彎曲。
36.按照權(quán)利要求25所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體具有形成于轉(zhuǎn)子鐵芯的柱面部分上，并沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置的多個(gè)狹長(zhǎng)切口。
37.按照權(quán)利要求36所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面。
38.按照權(quán)利要求37所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體為圓柱形，以便覆蓋轉(zhuǎn)子鐵芯的整個(gè)外表面。
39.按照權(quán)利要求38所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體由與磁極的外表面相連，以覆蓋間極的多個(gè)殼層構(gòu)件構(gòu)成。
40.按照權(quán)利要求36所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體被布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)間極的外表面附近，并沿著轉(zhuǎn)子的周向方向彎曲。
41.按照權(quán)利要求37所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中導(dǎo)體由導(dǎo)電磁性材料制成。
42.一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有電樞繞組的定子；具有轉(zhuǎn)子鐵芯及位于轉(zhuǎn)子鐵芯外部的環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)子；其中轉(zhuǎn)子鐵芯包括多個(gè)磁極及多個(gè)間極，每個(gè)磁極由沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的鐵芯部分組成，每個(gè)間極沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在相鄰磁極之間；環(huán)形構(gòu)件安裝在轉(zhuǎn)子上，以便環(huán)繞磁極的圓周面。
43.按照權(quán)利要求42所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中沿周向方向在磁極的各個(gè)側(cè)面上，轉(zhuǎn)子配有多個(gè)永磁體，永磁體被磁化成抵消通過間極的電樞磁通。
44.按照權(quán)利要求42所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中環(huán)形構(gòu)件由磁性材料制成。
45.按照權(quán)利要求44所述的磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中環(huán)形構(gòu)件由飽和磁通密度小于構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯的材料的飽和磁通密度的材料構(gòu)成。
46.一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的方法，包括下述步驟制備具有多個(gè)磁極及多個(gè)間極的轉(zhuǎn)子鐵芯，每個(gè)磁極由沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的鐵芯部分組成，每個(gè)間極沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在相鄰磁極之間；在磁化之前，把多個(gè)永磁體沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在磁極的各個(gè)側(cè)面上；把轉(zhuǎn)子鐵芯安置在導(dǎo)磁體上，以磁化永磁體；及把環(huán)形構(gòu)件安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯上，使環(huán)形構(gòu)件圍繞磁極的圓周面。
47.一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的方法，包括下述步驟制備具有多個(gè)磁極及多個(gè)間極的轉(zhuǎn)子鐵芯，每個(gè)磁極由沿轉(zhuǎn)子的徑向方向向外伸出的鐵芯部分組成，每個(gè)間極沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在相鄰磁極之間；在磁化之后，把多個(gè)永磁體沿轉(zhuǎn)子的周向方向布置在磁極的各個(gè)側(cè)面上；之后，把環(huán)形構(gòu)件安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯上，使環(huán)形構(gòu)件圍繞磁極的圓周面。
全文摘要
一種磁阻型旋轉(zhuǎn)電機(jī),包括:具有布置在其內(nèi)圓周上的電樞繞組2的定子1,及具有沿周向方向的磁性不均衡,并被布置成抵消從相鄰磁極之間通過的電樞繞組磁通的多個(gè)永磁體6的轉(zhuǎn)子3。每個(gè)永磁體6沿著一個(gè)方向被磁化,該方向不同于使轉(zhuǎn)子的磁化容易的方向;在轉(zhuǎn)子3的磁極與間極之間形成磁性部分7。由于磁性部分7的提供,當(dāng)電樞繞組不被激勵(lì)時(shí),30%以上的永磁體磁通量分布在轉(zhuǎn)子3中。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1249556SQ99120569
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月29日
發(fā)明者堺和人, 新政憲, 高畠干生, 橋立良夫, 黑澤良一, 中澤洋介, 德增正 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝