[发明专利]具有凸极的多极同步电机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及具有高电气性能的同步旋转电机领域，所述同步旋转电机包括定子组件和转子组件，该转子组件绕着旋转轴相对于定子组件枢轴旋转。

更特别地，本发明涉及异极型多极同步电机的转子，包括多个凸极和极靴。

背景技术

一般地，凸极转子具有位于磁路环周界上的场磁极(field pole)。

这些转子一般地被用于具有层压极的达到1200r/min和具有实心极的达到1800r/min的低速应用中。

以已知方式，具有凸极的同步电机的转子包括：

-由磁路环和中心轴形成的中心部分；对于具有小直径的转子而言，磁路的中心轴和环仅形成一个单块；

-由中心部分、指定极体或另外极性体以及由周界部分(指定为极靴)形成的凸极或极；每个极在其中心部分处被恒定磁通量通过；另一方面，在处于极靴的水平处的极的表面处，由于在定子狭槽前面的旋转，产生脉冲感应；

-围绕每个极体的感应线圈，由一堆绕组形成。

同步电机是电机，其输出轴的旋转速度等同于磁场的旋转速度。具有凸极的旋转电机的磁化是通过由围绕极体的感应线圈形成的电感器获得的。

旋转电机的总场通量Φ_t按照惯例由被电枢(即定子)包围的有用分量(有用通量Φ_u)和被指定为漏通量Φ_f的分散分量组成。存在于旋转电机中的这些漏磁与电机的几何结构(特别是与极间空间和转子的极数)高度相关。

为了减少转子的磁极之间的这些漏磁通量，已知的是：

-增加两个极之间的空间；在这种情况下，增加旋转电机的体积和重量，这在某些使用领域中(诸如例如在海洋领域中或另外在风能领域中)引起总尺寸的问题；

-或者减小安培匝数，转子水平处的泄漏与之成比例，这意味着机器的报废(decommissioning)和因此的相当大的成本增加。

旨在限制转子水平处的磁极之间的磁泄露的现有解决方案并不完全令人满意且相对于当前要求(诸如关于旋转电机的总尺寸、成本降低和输出增加的要求)而言不是可行的解决方案。

发明内容

在此背景下，本发明旨在提供一种用于具有凸极的旋转电机的转子，适合于在满足对紧凑性和输出的当前要求的同时通过减少转子的凸极之间的漏磁的通量的影响来改善旋转电机的性能。

为此，本发明提出一种多级同步电机的转子，包括多个凸极和磁动势源，所述磁动势源分布在所述凸极的每个上，适合于产生适合于包围定子的电枢的磁通量Φ，由所述磁动势产生的所述磁通量的一部分Φ_f(指定为漏通量)被分散在所述转子的所述凸极之间；所述转子的特征在于其包括适合于补偿分散在所述凸极之间的所述磁通量Φ_f的泄漏的磁补偿源，所述补偿源尺寸被确定为以便补偿所述漏通量的至少一部分。

“适合于补偿磁通量的泄漏”被理解成意指通过产生与磁通量的泄漏方向相反的互补磁通量建立磁平衡(无论是全部的还是部分的)，该互补磁通量(被指定用于补偿)旨在弥补旋转电机的漏磁的至少一部分。

磁补偿源的使用允许在给定操作条件下通过利用主磁通量抑制参与极体的基底水平处的转子饱和的漏通量的至少一部分来有利地限制极体的基底处的磁饱和现象。因此，根据本发明的补偿源的使用通过增加主磁通量达到可允许磁饱和而允许在不修改转子的尺寸的情况下使功率最优化。

本发明因此允许通过本征地存在于旋转电机中的磁通量泄漏的全部或部分补偿实现输出(即由旋转电机提供的功率)的最优化。

由于本发明，可以在不增加旋转电机总尺寸的情况下产生具有更高性能的旋转电机，其满足对紧凑性和输出增加的当前趋势。

应将本发明与单极或伪单极同步电机区别开，其架构和使用需求与具有凸极的同步电机十分不同。事实上，此类机器包括围绕两个盘的整体轴芯的单个励磁线圈，所述盘在其外部周界之上包括一连串齿和狭槽。

单独地或根据所有技术上可能的组合来考虑，根据本发明的具有凸极的多级同步电机的转子还可以呈现以下特性中的一个或多个：

-所述磁补偿源包括永磁体；

-所述多个凸极中的每个凸极包括位于所述凸极的任一侧上的一对极尖(破了tip)，所述磁补偿源在极间空间水平处被可拆卸地安装在两个极尖之间；

-所述极尖包括凹槽，其形状适合于通过滑动来接收补偿源；

-所述凹槽沿着所述极尖是连续的；

-凹槽的所述形状和所述补偿源的所述互补形状适合于将所述补偿源径向地保持在离心力的作用下；