[發明專利]具有減小的扭矩波動的輻條永磁機及其制造方法

在審

• 申請號: 201811580075.6
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN110224567A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: P.B.雷迪;A.M.F.艾爾-雷菲;K-K.胡;J.P.亞歷山大
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27;H02K29/03;H02K15/03
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;譚祐祥

一種內永磁機，包括具有軸的轉子組件，該軸包括從主軸本體沿徑向向外延伸并繞著主軸本體周向地和沿著主軸本體的軸向長度形成的多個突出部。多個疊片疊堆繞著軸周向地布置，以將多個突出部接收在其中，其中每個疊片疊堆包括沿著軸的長度軸向地布置的多個疊片組，并且其中永磁體設置在疊片疊堆之間。疊片中的每一個包括形成在其中以接收相應的軸突出部的軸突出部切口，并且對于疊片疊堆中的每一個，形成在相應的疊片組的疊片中的軸突出部切口與形成在相鄰疊片組中的疊片中的軸突出部切口成角度地偏置。

技術領域

本發明的實施例大體涉及電機，并且更具體地涉及輻條轉子永磁機，其中，轉子疊片沿著機器的軸向長度移位以減小扭矩波動，同時還提供用于使用單個擠壓轉子軸和塊磁體。

背景技術

內永磁(IPM)機器諸如IPM馬達或發電機已被廣泛用于多種應用，包括飛行器、汽車以及工業使用，并且目前是混合汽車應用中利用的優選機器。因此，用于輕質和高功率密度IPM機器的要求已經導致了較高速度馬達和發電機的設計，以最大化功率與重量比。因此，趨勢是提高提供高機器速度、高功率密度、減小的質量和成本的IPM 機器的認可。

在常規的IPM機器中，多個永磁體嵌入在轉子的多個疊片內部。轉子中的機械應力集中在多個橋部和中心柱中。為了較高速度應用，多個橋部和中心柱的厚度必須增大用于轉子和多個其它部件的提高的結構強度。增加的厚度導致更多的磁通泄漏進入多個橋部和中心柱中，其中此類泄漏顯著地減小機器功率密度，以便導致機器的降低的效率。

IPM機器中的輻條轉子的使用可通過消除對橋部和中心柱的需要而解耦IPM機器中的電磁和機械要求。這基本上增大了機器功率密度。此外，輻條構造具有磁通集中效果，這進一步增大機器功率密度。將轉子疊片燕尾接合到軸上允許轉子外徑的較高速度，這進一步增大機器功率密度。轉子組件和多個相關聯的構件可構造成提供最大功率密度和最小渦流損失。此外，具有輻條轉子的IPM機器在小體積、重量和成本方面為有利的。輻條轉子IPM機器因此允許高效率永磁機。

然而，具有分布式繞組的輻條電動機遇到了高扭矩波動的問題。扭矩波動在電動機中是不合乎需要的，因為其導致瞬態損失并增加機器控制的復雜性以及動力傳動系統中的機械問題。具有帶分布式繞組的定子的馬達通常遇到高扭矩波動，同時輻條轉子與具有分布式繞組的定子一起的使用增加了額外的諧波，進一步增大了扭矩波動。

用以減小扭矩波動的標準方法包括通過槽距的定子移位，并且標準技術引入為槽的一半的定子移位。遺憾地，沿著軸線的定子移位或步進可在狹槽中的絕緣材料上產生應力并且減小機器中的扭矩容量。此外，定子移位產生可切入狹槽絕緣部中的尖銳邊緣，從而影響馬達的堅固性和可靠性。

已知為轉子移位的另一種減小扭矩波動的方法消除關于絕緣的問題，但是轉子移位為困難的，因為其使轉子的構造復雜，導致更復雜的軸以及磁體在移位的轉子疊片中的手工插入。轉子構造中的擠壓軸的使用可降低制造的復雜，但是可仍要求磁體在不同的軸向位置處的手工插入或用于不同的軸向長度的擠壓。

因此，合乎需要的是，提供輻條永磁機，其具有減小扭矩波動的構造，同時消除與現有定子移位和轉子移位技術和構造相關聯的問題。

發明內容