[發(fā)明專利]用于具有不對(duì)稱轉(zhuǎn)子磁體的永磁電機(jī)的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010114615.9
• 申請(qǐng)日: 2010-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN101820238A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·M·拉曼;E·L·凱澤;P·J·薩瓦吉安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司
• 主分類號(hào): H02N11/00
• 分類號(hào): H02N11/00;H02K1/27
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;曹若

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及例如為電動(dòng)機(jī)的磁裝置，更具體地涉及內(nèi)置式永 磁電機(jī)。

背景技術(shù)

內(nèi)置式永磁(IPM)電機(jī)由于其理想的特性，即良好的扭矩密度、 良好的整體效率、良好的恒定功率范圍等而受到燃料電池和混合動(dòng)力 電動(dòng)車輛操作的青睞。在諸如感應(yīng)電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)或同步磁阻電 機(jī)之類的其它電機(jī)中，源所供應(yīng)的定子電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)子場(chǎng)，與這些電機(jī) 不同，永磁電機(jī)中的轉(zhuǎn)子場(chǎng)是借助其結(jié)構(gòu)而獲得的。因此，與其它此 類電機(jī)相比，永磁電機(jī)展現(xiàn)了優(yōu)異的效率。

然而，與表面式永磁電機(jī)一樣，內(nèi)置式永磁電機(jī)為下述事實(shí)所累： 即使在不向該電機(jī)提供動(dòng)力時(shí)也會(huì)存在永磁場(chǎng)，導(dǎo)致了由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 永磁場(chǎng)引起的損失。而且，這樣的結(jié)構(gòu)遭受了波動(dòng)和齒槽扭矩，其具 有兩個(gè)主要來(lái)源。第一個(gè)來(lái)源是繞組諧波，多數(shù)繞組諧波是從五次和 七次繞組空間諧波產(chǎn)生的六次諧波。這些繞組諧波可通過(guò)縮短繞組節(jié) 距而降低。例如，對(duì)于每極六槽的設(shè)計(jì)，可使繞組節(jié)距縮短一個(gè)槽(1/6 短節(jié)距)。

扭矩波動(dòng)的第二個(gè)也是最顯著的來(lái)源是由于將磁體埋置在轉(zhuǎn)子內(nèi) 引起的開槽效應(yīng)(slotting?effect)。轉(zhuǎn)子槽與定子槽(繞組槽)之間的 相互作用產(chǎn)生顯著的扭矩波動(dòng)。最小化該效應(yīng)的一種方法是使轉(zhuǎn)子或 定子偏斜，這引起一定程度的平均，從而有效地消除大量扭矩波動(dòng)和 齒槽效應(yīng)。在工業(yè)中所述偏斜方法廣泛公知，并以常規(guī)方式執(zhí)行來(lái)降 低齒槽效應(yīng)和波動(dòng)扭矩。然而，該方法降低了電機(jī)扭矩并增加了制造 復(fù)雜性和制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

因此，期望提供一種改進(jìn)的、可制造的、降低了齒槽效應(yīng)和扭矩 波動(dòng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種內(nèi)置式永磁電機(jī)，其包括：定 子；配置成與所述定子磁性地相互作用的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有外表面 和由相應(yīng)磁極軸線限定的多個(gè)磁極；設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)的多個(gè)轉(zhuǎn)子屏 障(rotor?barrier)；以及布置在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)的多個(gè)永磁體，使得所 述磁體相對(duì)于所述磁極軸線不對(duì)稱配置。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置式永磁電機(jī)中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有基 本相同的尺寸和形狀，但是相對(duì)于所述磁極軸線不對(duì)稱地隔開。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置式永磁電機(jī)中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有不 同尺寸。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置式永磁電機(jī)中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有不 同形狀。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置式永磁電機(jī)中，所述多個(gè)磁極包括第一磁極 和第二磁極，并且所述第一磁極內(nèi)的磁體與所述第二磁極內(nèi)的磁體具 有不同的配置。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置式永磁電機(jī)中，所述多個(gè)磁體成對(duì)地配置， 限定朝向所述轉(zhuǎn)子外表面的凹角。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置式永磁電機(jī)中，所述多個(gè)磁體為鐵磁體。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造內(nèi)置式永磁電機(jī)的方法， 包括：提供定子；提供轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子配置成與所述定子磁性地相互 作用，所述轉(zhuǎn)子具有外表面和多個(gè)磁極；在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)形成多個(gè)轉(zhuǎn)子 屏障；在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)放置多個(gè)永磁體，使得所述轉(zhuǎn)子屏障相對(duì)于其相 應(yīng)的磁極軸線是不對(duì)稱的。

優(yōu)選地，在所述方法中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有基本相同的尺 寸和形狀，但是相對(duì)于所述磁極軸線不對(duì)稱地隔開。

優(yōu)選地，在所述方法中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有不同尺寸。

優(yōu)選地，在所述方法中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有不同形狀。

優(yōu)選地，在所述方法中，所述多個(gè)磁極包括第一磁極和第二磁極， 并且所述第一磁極內(nèi)的磁體與所述第二磁極內(nèi)的磁體具有不同的配 置。

優(yōu)選地，在所述方法中，所述多個(gè)磁體成對(duì)地配置，限定朝向所 述轉(zhuǎn)子外表面的凹角。

優(yōu)選地，在所述方法中，所述多個(gè)磁體為鐵磁體。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種與混合動(dòng)力電動(dòng)車輛一同使用 形式的牽引電動(dòng)機(jī)，所述牽引電動(dòng)機(jī)包括：定子；配置成與所述定子 磁性地相互作用的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有外表面和由相應(yīng)磁極軸線限定 的多個(gè)磁極；設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)的多個(gè)轉(zhuǎn)子屏障；以及布置在所述轉(zhuǎn) 子內(nèi)的多個(gè)永磁體，使得所述磁體配置成產(chǎn)生轉(zhuǎn)子屏障不對(duì)稱性。

優(yōu)選地，在所述牽引電動(dòng)機(jī)中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有基本相 同的尺寸和形狀，但是相對(duì)于所述磁極軸線不對(duì)稱地隔開。

優(yōu)選地，在所述牽引電動(dòng)機(jī)中，各磁極內(nèi)的所述磁體具有不同尺 寸。