[发明专利]带有分段铁氧体磁体的永磁电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及诸如电动马达的磁性装置，且更具体 地涉及与内置永磁电机结合使用的转子。

背景技术

由于其期望特性-良好的转矩密度、高总体效率和相对 恒定的功率范围等，内置永磁(IPM)电机利于燃料电池和混合动力 电动车辆操作。在永磁电机中的转子磁场借助于其结构获得，与磁场 由源提供的定子电流产生的其它电机不同，如感应、开关或同步阻抗 电机。因而，与其它这种电机相比，永磁电机展现优良的效率。

在IPM电机中，通常添加一个或多个转子屏障-包括永 磁体和/或气隙。这些转子层用作下部主磁体层的永磁场的屏障，从而 减少气隙磁通量，且降低由永磁场引起的电机反向EMF和损失。

常规IPM转子在多个方面是不令人满意的。例如，设置 在转子内的用于接收插入磁体的腔或槽通常具有复杂形状，且通常需 要形成具有梯形和/或更复杂几何形状的磁体。这种磁体的制作是耗 时、昂贵的，且需要紧密的公差。此外，用于制成这种磁体的磁体材 料(例如NdFeB)比常用磁体材料(例如，含铁材料)显著更贵。

因而，期望提供可制造的、便宜的、且保持合适磁性特 性的改进IPM转子设计。本发明的其它期望特征和特性将从随后的详 细说明和所附权利要求结合附图以及前述技术领域和背景技术显而 易见。

附图说明

通过参考详细附图和权利要求结合考虑以下附图可以获 得本发明的更完整的理解，其中，在所有附图中相同的附图标记指代 相同的元件。

图1以截面图示出了根据一个实施例的IPM电机的八分 之一部分；

图2以截面图示出了图1的IPM的放大图。

具体实施方式

总体上，本发明涉及包括转子的永磁电机(PM电机)， 转子具有以一层或多层设置的多个尺寸相等的分段铁氧体磁体。磁体 被插入到大于磁体本身的转子槽中，使得在每层中靠近磁体形成一个 或多个气隙。

在这方面，以下详细说明本质上仅仅是说明性的，且不 意在限制本发明或本发明的应用或使用。另外，并非打算受限于前述 技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明 确的或隐含的理论。本发明在本文可关于功能和/或逻辑块部件和各个 处理步骤来描述。应当理解的是，这种块部件可通过配置成执行指定 功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件实现。为了简便起见，在 本文不详细描述与电动马达、磁体等有关的常规技术和系统。

图1示出了根据一个实施例的IPM100的示例性部分截 面。如图所示，IPM100总体上包括转子106，转子106配置成相对于 定子101以常规方式围绕旋转中心103旋转。IPM100包括具有多个 绕组102的定子101，所述绕组102与设置在转子106中(即，插入 在其中形成的槽或间隙中)的磁体110磁性相互作用。

转子106初始包括多个切口、槽或“腔”，其每个填充 有以一层或多层(例如，140、142和144)设置的一个或多个尺寸相 等的永磁体110。磁体110可包括现在已知的或者以后开发的任何类 型的永磁材料，但是在所示实施例中包括常规铁氧体磁体材料，如本 领域已知的那样。

这就是说，参考图2，转子106首先设置有配置成接收一 个或多个磁体110的多个腔107。在所示实施例中，为了改进制造容 易性，每个磁体110为大致矩形或直线形，且具有相同的形状和尺寸， 例如15×5×30mm。

因此，转子106中的槽107具有至少两个平行的相对侧 (例如，202和204)，使得适当尺寸的磁体110可贴身地插入其中 (如图1所示)。因而，使用术语“腔”来指代在插入磁体110之前 限定的区域。虽然附图示出了磁体110的二维截面图，但是应当理解 的是，腔107延伸到转子106中且将限定具有任何适当形状的三维容 积。

在所示实施例中，磁体110以三层140、142和144设置， 但是可提供任何数量的层。所述层优选配置成向外凸起定向(即，远 离旋转中心103)的大致弧形曲线。

每层包括两个对称设置的腔107，且可包括任何数量的磁 体110。在该实施例中，层144包括两个磁体，层142包括四个磁体， 且层140包括六个磁体。每个相邻的磁体对由气隙125分开，气隙125 可填充有非磁性材料，例如塑料材料。