永磁转子和永磁电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种永磁转子，该永磁转子包括具有外周向表面的转子芯。转子芯中形成有周向地间隔开的多个磁体插入孔。每个孔均具有长形狭缝的横截面，并且长形狭缝相对于外周向表面弯曲成凹形。长形狭缝包括径向内侧部、径向外侧部、通过桥分别与外周向表面间隔开的端侧部以及从端侧部并从径向外侧部延伸的至少一个凹口。永磁转子还包括被插入到所述孔中的每个孔中的永磁体。至少一个凹口在永磁体与端侧部之间以及在永磁体与径向外侧部之间形成间隙，并且永磁体的端面的一部分与桥直接接触。本实用新型专利技术还涉及一种永磁电机。

【技术实现步骤摘要】
永磁转子和永磁电机
本技术涉及一种永磁转子以及一种永磁电机。
技术介绍
在电动马达类型中，已知永磁同步马达具有高功率密度和效率。更普遍类型中的一种类型通常被称为内部永磁马达。由于内部永磁马达具有产生磁阻转矩和永磁转矩的混合能力，它也被称为永磁磁阻马达。包括其中嵌有一个或更多个永磁体的转子芯的永磁磁阻马达产生的转矩高于磁体安装在转子芯表面上的马达所产生的转矩。这种嵌入式结构由于永磁体定位于转子芯中以在转子芯中提供可变的磁阻磁路而产生额外的磁阻转矩，也称为凸极效应(saliency)。在运行期间，嵌入转子芯中的每个磁体经受离心力。为了在离心力下使磁体保持在转子芯内，通常将转子芯材料的窄的部段——被称为桥或桥区域——保持在磁极的端部与转子芯的外周缘之间。作用在永磁体上的离心力和作用在转子芯上的离心力集中在这些桥中。为此，桥的径向宽度被制造地足够大以维持所需的机械强度。这些马达中的难点在于，桥部分需要被制造得较厚以满足机械强度要求，而代价是通过桥部分的较高的磁通泄漏导致了较低转矩的产生。相反，较薄的桥导致转子强度的降低，从而限制了马达的速度性能。
技术实现思路
本公开描述了包括转子芯的永久嵌入磁体式马达，该转子芯具有形成在其中的多个磁体插入孔。插入孔包括位于磁体端部的凹口，该凹口在磁体与转子芯之间形成空气间隙，使得由磁体产生的离心力被引导至桥区域的较厚部分并降低了通过桥区域的磁通量的损失。一方面，该技术涉及永磁转子，该永磁转子包括：转子芯，该转子芯呈大致筒形形状并具有外周向表面和旋转轴线；多个磁体插入孔，所述多个磁体插入孔形成在转子芯中并且绕旋转轴线周向地布置，每个孔具有大致长形狭缝的横截面，其中，长形狭缝相对于外周向表面弯曲成凹形，并且其中，长形狭缝包括径向内侧部、径向外侧部、通过桥分别与外周向表面间隔开的至少一个端侧部以及从至少一个端侧部并从径向外侧部延伸的至少一个凹口；以及一个或更多个永磁体，所述一个或更多个永磁体被插入到孔中的每个孔中，其中，至少一个凹口在一个或更多个永磁体与至少一个端侧部之间以及在一个或更多个永磁体与径向外侧部之间形成间隙，并且其中，一个或更多个永磁体的端面的一部分与桥直接接触。在一个示例中，在转子芯旋转时，在一个或更多个永磁体上产生的离心力通过端面传递至桥。在另一示例中，间隙具有限定在一个或更多个永磁体与凹口的沿着至少一个端侧部的第一部分之间的第一距离，并且间隙具有限定在一个或更多个永磁体与凹口的沿着径向外侧部的第二部分之间的第二距离，并且第一距离小于第二距离。在又一示例中，一个或多个永磁体包括厚度，并且其中，端面的厚度的一部分与桥直接接触。在再一示例中，凹口由以下部分限定：从至少一个端侧部延伸的径向外部部分；以及从径向外侧部延伸的径向内部部分。在一个示例中，径向外部部分包括两个或更多个倾斜侧部。在另一示例中，径向内部部分与径向外侧部成约30°至90°之间的角度。在又一示例中，径向外部部分的一部分与径向内部部分成约10°至60°之间的角度。在再一示例中，凹口包括倒圆拐角。在一个示例中，长形狭缝呈大致U形形状，并且三个具有梯形横截面的永磁体被插入到所述孔中的每个孔中并在转子芯的旋转期间彼此互锁。在另一示例中，转子芯由一体式本体形成。在又一示例中，转子芯包括沿着旋转轴线堆叠的多个板，板中的每个板被冲压或切割以形成长形狭缝。在再一示例中，转子芯由磁导率大于空气的材料制成。另一方面，该技术涉及永磁电机，该永磁电机包括：定子，该定子包括联接至电源的一个或更多个线圈；转子芯，该转子芯以可旋转的方式安装在定子内，其中，转子芯呈大致筒形形状并具有外周向表面和旋转轴线；多个磁体插入孔，所述多个磁体插入孔形成在转子芯中并且绕旋转轴线周向地布置，每个孔具有大致长形狭缝的横截面，其中，长形狭缝相对于外周向表面弯曲成凹形，并且其中，长形狭缝包括紧邻外周向表面定位的至少一个凹口；以及三个永磁体，所述三个永磁体被插入到所述孔中的每个孔中，其中，三个永磁体包括：径向外侧面；以及至少一个端面，该至少一个端面通过桥分别与外周向表面间隔开，其中，至少一个凹口在转子芯与至少一个端面之间以及在转子芯与径向外侧面之间形成间隙，其中，至少一个端面的一部分与所述桥直接接触；并且其中，转子芯构造成当电源向线圈提供电流时绕旋转轴线旋转。在一个示例中，电机包括永磁磁阻马达。通过阅读以下详细描述和相关附图的综述，表征本文中所描述的永久嵌入磁体式马达的这些特征和各种其他特征以及优点将变得明显。附加特征在下面的说明书中阐述，并且部分地将根据说明书而变得明显，或者可以通过该技术的实践来了解。该技术的益处和特征将通过书面说明书、其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。应当理解，上述介绍和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且意在提供对所要求保护的专利技术的进一步解释。附图说明形成本申请的一部分的以下附图是所述技术的说明并非意在限制本技术的以任何方式所要求保护的范围，本技术的范围应基于本文所附的权利要求。图1是示例性永磁电机的纵向截面图。图2是可以用于图1中所示的电机中的示例性转子芯的立体图。图3是图1中示出的电机的横向局部截面图。图4是图3中示出的示例性永磁体的详细视图。图5是图3中示出的示例性永磁体插入孔的详细视图。图6是图5中示出的插入孔的示例性凹口的详细视图。具体实施方式在对作为本公开的主题的永久嵌入式磁体型马达进行描述之前，应当理解，本公开并不限于在本文中所公开的特定结构、工艺步骤或材料，而是扩展到其等同物，如将被相关领域的普通技术人员认可的。还应当理解，本文所采用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而非意在限制。必须指出的是，除非上下文另有明确规定，否则本说明书所用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式。此外，本文所使用的术语“轴向”和“轴向地”是指大致平行于马达的中心线延伸的方向和取向。此外，术语“径向”和“径向地”是指大致垂直于马达的中心线延伸的方向和取向。此外，本文所使用的术语“周向”和“周向地”是指绕马达的中心线弧形地延伸的方向和取向。本公开描述了永久嵌入磁体式马达，该永久嵌入磁体式马达包括形成在转子芯的磁体插入孔中的凹口。凹口从磁体的端部沿径向方向和周向方向两者在磁体与转子芯之间形成有空气间隙。通过在转子芯内包含空气间隙，由磁体产生的离心力被引导至桥区域的较厚部分，并且通过桥区域的磁通量的损失减小。这增加了磁阻，使得马达的凸极效应和由马达产生的磁阻转矩增加。此外，减小了转子芯内的其他磁极的磁通泄漏，从而允许更多的磁通连接至定子并增加由永磁体产生的转矩。此外，桥区域上的应力减小，这将允许马达以较高的速度运行。这些优点使得总马达效率、功率和转矩密度增加。图1是沿着平行于转子芯102的旋转轴线的方向截取的示例性永磁电机比如电动马达100的纵向截面图。在该示例中，电动马达100是内永磁(IPM)马达，该内永磁(IPM)马达是也被称为永磁磁阻(PMR)马达的永磁同步马达(PMSM)的类型，电动马达100包括定子芯104，定子芯104中布置有转子芯102。输出轴106联接至转子芯102并沿着中心旋转轴线108与转子芯102一起旋转。轴106被一个或更多个轴承110以旋转的方式支承在定子芯104内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁转子，其特征在于包括：转子芯，所述转子芯呈大致筒形形状，并具有外周向表面和旋转轴线；多个磁体插入孔，所述多个磁体插入孔形成在所述转子芯中并且绕所述旋转轴线周向地布置，每个孔具有大致长形狭缝的横截面，其中，所述长形狭缝相对于所述外周向表面弯曲成凹形，并且其中，所述长形狭缝包括：径向内侧部；径向外侧部；至少一个端侧部，所述至少一个端侧部分别通过桥与所述外周向表面间隔开；和至少一个凹口，所述至少一个凹口从所述至少一个端侧部并从所述径向外侧部延伸；以及一个或更多个永磁体，所述一个或更多个永磁体被插入到所述孔中的每个孔中，其中，所述至少一个凹口在所述一个或更多个永磁体与所述至少一个端侧部之间以及在所述一个或更多个永磁体与所述径向外侧部之间形成间隙，并且其中，所述一个或更多个永磁体的端面的一部分与所述桥直接接触。

【技术特征摘要】
1.一种永磁转子，其特征在于包括：转子芯，所述转子芯呈大致筒形形状，并具有外周向表面和旋转轴线；多个磁体插入孔，所述多个磁体插入孔形成在所述转子芯中并且绕所述旋转轴线周向地布置，每个孔具有大致长形狭缝的横截面，其中，所述长形狭缝相对于所述外周向表面弯曲成凹形，并且其中，所述长形狭缝包括：径向内侧部；径向外侧部；至少一个端侧部，所述至少一个端侧部分别通过桥与所述外周向表面间隔开；和至少一个凹口，所述至少一个凹口从所述至少一个端侧部并从所述径向外侧部延伸；以及一个或更多个永磁体，所述一个或更多个永磁体被插入到所述孔中的每个孔中，其中，所述至少一个凹口在所述一个或更多个永磁体与所述至少一个端侧部之间以及在所述一个或更多个永磁体与所述径向外侧部之间形成间隙，并且其中，所述一个或更多个永磁体的端面的一部分与所述桥直接接触。2.根据权利要求1所述的永磁转子，其中，在所述转子芯旋转时，在所述一个或更多个永磁体上产生的离心力通过所述端面传递至所述桥。3.根据权利要求1所述的永磁转子，其中，所述间隙具有限定在所述一个或更多个永磁体与所述凹口的沿着所述至少一个端侧部的第一部分之间的第一距离，并且所述间隙具有限定在所述一个或更多个永磁体与所述凹口的沿着所述径向外侧部的第二部分之间的第二距离，并且其中，所述第一距离小于所述第二距离。4.根据权利要求1所述的永磁转子，其中，所述一个或更多个永磁体包括厚度，并且其中，所述端面的厚度的一部分与所述桥直接接触。5.根据权利要求1所述的永磁转子，其中，所述凹口由以下部分限定：从所述至少一个端侧部延伸的径向外部部分；以及从所述径向外侧部延伸的径向内部部分。6.根据权利要求5所述的永磁转子，其中，所述径向外部部分包括两个或更多个倾斜侧部。7.根据权利要求5所述的永磁转子，其中，所述径向内部部分与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔希·莱，拉吉夫·拉尔，维克托·基耶杜科，
申请(专利权)人：UQM技术公司，
类型：新型
国别省市：美国,US