[發明專利]用于永磁電機的轉子有效

申請號：	201210250360.8	申請日：	2012-07-19
公開（公告）號：	CN102891551A	公開（公告）日：	2013-01-23
發明（設計）人：	X.周;S.祖爾科維奇;Q.牛;K.M.拉曼;X.韓;J.C.摩根特	申請（專利權）人：	通用汽車環球科技運作有限責任公司
主分類號：	H02K1/22	分類號：	H02K1/22;H02K1/27
代理公司：	中國專利代理(香港)有限公司 72001	代理人：	薛峰;楊炯
地址：	美國密***	國省代碼：	美國;US
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摘要：
搜索關鍵詞：	用于永磁電機轉子
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及永磁電機及與其相關聯的轉子。

背景技術

本節陳述只是提供與本發明相關的背景信息。因此，這些陳述不意圖構成對現有技術的認可。

已知的電機包括永磁電機。永磁電機的一個實施例包括多相內置永磁（IPM）電機，其具有環形定子，轉子插入該定子內。該定子包括環形定子鐵心和多個電繞組。該定子鐵心包括多個徑向向內突出齒，這些齒平行于電機的縱軸并且限定出定子的內圓周。鄰近的徑向向內突出齒形成徑向取向槽。電繞組由合適的導電材料例如銅或鋁的線束制造而成，并且織成或以其它方式布置成線圈組，插入齒之間的徑向取向槽中。電繞組以環形形式圍著定子鐵心的圓周電串聯地布置，每個電繞組與電機的單相相關。電繞組的每個線圈組提供機器操作的單相的單極。基于用于電機的電線繞組的相和極的數量確定定子鐵心中的徑向取向槽的數量。因此，三相二極電機具有配置成六個線圈組的電繞組，具有配置成六個槽或六個的倍數的槽數的線圈組。經過電繞組的電流用來產生旋轉磁場，這磁場作用于轉子以在轉子軸上感應產生轉矩。

已知的用于永磁電機的轉子包括連在限定出旋轉軸線的轉軸上的轉子鐵心。已知的轉子具有圍繞接近轉子鐵心的外表面的圓周安置的多個轉子磁鐵，每個轉子磁鐵縱向地對齊旋轉軸線。

定子的齒與轉子的外表面之間的氣隙是電機的設計特點并且是適應制造公差、易于裝配以及處理其它已知因素所必需的。優選為使氣隙最小，因為，增大的氣隙與減小的磁通量和伴隨的降低的輸出轉矩相互關聯。

當電流流過定子繞組時，磁場感應而成并且作用于轉子磁鐵以在轉子軸上感應產生轉矩。當磁場感應產生足夠的轉矩以克服支承摩擦和軸上的任何感應轉矩負載時，轉子使軸旋轉。

操作時，包括轉矩波動在內的機器轉矩輸出的不連續與氣隙的大小相關聯。氣隙和機器轉矩輸出的相關聯的不連續影響最大機器轉矩輸出并且影響電機的噪聲、振動和聲振粗糙度性能。

永磁電機的已知的設計因素包括與磁學、機械學、熱力學、電子學、聲學和材料科學相關的因素。性能需求、封裝約束和成本施加了影響設計特點的約束。性能要求包括最大機器轉矩輸出和最大旋轉速度、轉矩波動以及齒槽轉矩。轉矩波動和齒槽轉矩影響電機的噪聲、振動和聲振粗糙度性能。已知的永磁電機具有歸因于永磁體的磁通分布和相對于轉子角位置的非正弦的電樞磁動勢。非正弦的磁通分布引入轉矩脈動，轉矩脈動反映為速度波動、噪聲和振動。轉矩脈動會惡化永磁電機的性能并且優選為使之最小化。轉矩脈動影響包括效率、可聽噪聲、振動和聲振粗糙度在內的性能。在不同的操作點，對性能的影響不同，也就是，轉矩脈動會響應于不同速度和轉矩輸出下的操作而變化。已知的減少或最小化轉矩脈動的策略包括，使轉子中的磁體的位置傾斜以最小化轉矩波動、調整定子和/或轉子的特殊設計特點以在單個操作點獲得最小的轉矩波動或獲得最大的機器轉矩輸出以及執行控制策略以產生通過定子電流的反轉矩分量。

發明內容

一種用于永磁電機的轉子包括旋轉軸線、外表面和垂直于該旋轉軸線的橫截面，該外表面的非圓形輪廓由圍繞該旋轉軸線有角度分布的多個半徑限定出。

本發明還提供了以下方案：

1.?一種用于永磁電機的轉子，包括：

旋轉軸線；

外表面；和

垂直于所述旋轉軸線的橫截面，橫截面具有的所述外表面的非圓形輪廓由圍繞所述旋轉軸線有角度分布的多個半徑限定出。

2.?如方案1所述的轉子，進一步地包括沿周向分布在所述外表面附近的多個縱向開口，其中，每個縱向開口包括在其中的永磁體。

3.?如方案1所述的轉子，其中，所述外表面沿著所述旋轉軸線縱向地連續。

4.?如方案1所述的轉子，其中，所述外表面的所述輪廓對在所述轉子的旋轉期間把至少一個諧波頻率注入所述轉子的所述外表面與所述永磁電機的定子之間的氣隙中有作用。

5.?如方案1所述的轉子，其中，所述多個半徑包括按照下列關系式確定的長度：

式中