永磁同步电动机制造技术

一种永磁同步电动机包括：定子，其具有定子绕组；转子，其具有可以相对于定子旋转的转子芯体；以及磁性结构件，其具有被安装至转子芯体的至少一个永磁体。磁性结构件产生在磁性结构件的不同磁极之间经由主磁通路径和漏磁通路径流动的磁通，主磁通路径经由气隙穿过定子的定子绕组，而漏磁通路径在转子芯体中围绕永磁体的靠近气隙的端部定位。定子、转子和磁性结构件进一步构造为满足关于主磁通路径和漏磁通路径的磁阻以及磁体和定子的磁通势的预定关系。

Permanent magnet synchronous motor

A permanent magnet synchronous motor includes: a stator with a stator winding; a rotor with a rotor core that rotates relative to the stator; and a magnetic structure with at least one permanent magnet mounted to the rotor core. The magnetic structure produces flux flowing through the main magnetic path and magnetic leakage path between different magnetic poles of the magnetic structure. The main magnetic path passes through the air gap through the stator winding, and the magnetic leakage path locates around the end of the permanent magnet near the air gap in the rotor core. The stator, rotor and magnetic structure are further constructed to satisfy the predicted reluctance of the main magnetic path and magnetic leakage path as well as the relationship between the flux potential of the magnet and the stator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】永磁同步电动机
本专利技术总体涉及一种永磁同步电动机。更具体地说，本专利技术涉及包括具有永磁体的转子的永磁同步电动机。
技术介绍
电动车和混合动力车(HEV)包括用作车辆驱动源的电动机。在纯电动车中，电动机用作唯一驱动源。另一方面，HEV包括根据本领域所理解的条件而作为车辆驱动源操作的电动机和常规内燃机。已知一种包括转子的电动机(例如，参考日本未经审查的专利申请公开No.2006-280195)，该转子具有低矫顽力磁体以取得可变磁化特性(在下文中该电动机被称为可变磁化电动机)。例如，如图4所示，可变磁化电动机具有转子101，转子101具有转子芯体102、多个低矫顽力磁体103以及多个高矫顽力磁体104。在该构造中，低矫顽力磁体103的磁化程度可因由定子的定子绕组中的电流产生的磁场改变。具体而言，低矫顽力磁体103的磁化程度可以因基于电动机的工作状态的d轴线通量而变化来改善电动机的效率。具体而言，可以增大磁化程度，以增大电动机产生的转矩。
技术实现思路
然而，在可变磁化电动机中，为了改变电动机的磁化程度，需要被施加至定子绕组的负载电流瞬时增大，这加大了电动机的铜损。因此，虽然与常规机械相比提高了可变磁化电动机的效率，但在磁化状态变化期间所发生的额外铜损限制了改进量。因此，期望通过在改变可变磁化电动机的磁化程度的同时降低铜损来提供具有提高效率的改进电动机。考虑到公知技术的状态，永磁同步电动机的一个方面包括：定子，其具有定子绕组；转子，其具有能相对于所述定子旋转的转子芯体；以及磁性结构件，其具有被安装至所述转子芯体的至少一个永磁体。所述转子相对于所述定子布置在径向内侧或外侧，且所述转子与所述定子之间具有气隙。所述磁性结构件产生在所述磁性结构件的不同磁极之间经由主磁通路径和漏磁通路径流动的磁通，所述主磁通路径经由所述气隙穿过所述定子的所述定子绕组，而所述漏磁通路径在所述转子芯体中围绕所述永磁体的靠近所述气隙的端部定位。所述定子、所述转子和所述磁性结构件进一步构造为满足下述表达式：这里，Vs表示所述定子绕组的磁通势，Vm表示所述磁性结构件的磁通势，Rg表示所述气隙的磁阻，Rs表示所述定子的沿着所述主磁通路径的磁阻，Rr表示所述转子芯体的沿着所述主磁通路径的磁阻，Rb表示所述转子芯体的沿着所述漏磁通路径的磁阻，而η表示所述磁通的经由所述漏磁通路径流动的漏磁通与所述磁通的由所述磁性结构件产生的总磁通的比率。附图说明现在参考构成该原始公开内容一部分的附图：图1是根据第一实施例的永磁同步电动机的局部剖视示意图；图2是根据第二实施例的永磁同步电动机的局部剖视示意图；图3是根据第三实施例的永磁同步电动机的局部剖视示意图；以及图4是可变磁化电动机的剖视示意图。具体实施方式现在将参考附图来说明所选实施例。对基于本公开内容的领域的技术人员来说显而易见的是，提供实施例的以下描述仅仅是出于说明的目的，而不是为了限制所附权利要求及其等同内容限定的本专利技术。第一实施例参考图1，示出了根据第一实施例的永磁同步电动机(其也可以被称为内置式永磁同步电动机)。如图1所示，电动机10主要包括转子12和定子14。电动机10可以在例如汽车、卡车、SUV等任意类型的电动车或HEV中使用或在本领域所理解的任意其他类型的设备中使用。转子12和定子14可以由金属或本领域所理解的任意其他合适的材料制成。在所示实施例中，转子12具有转子芯体16。电动机10还包括多个磁体18，磁体18被固定地安装至转子芯体16。转子芯体16可以围绕电动机10的中心旋转轴线O相对于定子14旋转，并相对于定子14布置在径向内侧，且转子芯体16与定子14之间具有气隙20。转子芯体16构造为包括多对泄漏部分22、多个隔磁部24和多对侧开口26。转子芯体16基本上形成为一体式单一部件。在下文中将进一步详细描述转子芯体16的构造。在所示实施例中，转子芯体16相对于定子14布置在径向内侧，且转子芯体16与定子14之间具有气隙20。然而，如本领域所理解的那样，转子芯体16可以相对于定子14布置在径向外侧，且转子芯体16与定子14之间具有气隙。在所示实施例中，定子14关于电动机10的中心旋转轴线O相对于转子12同心地布置。如上所述，定子14相对于转子12布置在径向外侧，且定子14与转子12之间具有气隙20。具体而言，如图1所示，气隙20位于转子12的外周28与定子14的内周30之间，以使转子12能够围绕中心旋转轴线O自由或大体上自由地旋转。定子14主要包括多个定子齿部32、多个定子绕组34以及可以以任意常规方式构成的其他部件。在所示实施例中，定子齿部32构造为本领域已知的宽定子齿部。然而，定子齿部32可以具有任意适合尺寸，并且定子14可以包括任意数量的定子齿部32，以实现本文所述实施例的可操作性。在该实例中，定子齿部32向定子14的内周30敞开，但必要时也可以是闭合的。定子绕组34由缠绕在定子齿部32上的铜线或铝线制成。然而，定子绕组34可以由本领域已知的任意合适类型的材料制成。在所示实施例中，定子14可以使用本领域已知的常规定子。因此，为了简明起见，将省略详细描述。在所示实施例中，磁体18围绕转子12的圆周在相邻一对隔磁部24之间间隔开。如图1所示，每个磁体18均具有一对永磁体件18a或18b(例如，至少一个永磁体)，以限定具有交替极性的电动机10的各个电动机磁极。在所示实施例中，四对磁体件18a和四对磁体件18b围绕中心旋转轴线O沿周向交替排列，以限定电动机10的八个电动机磁极。具体而言，在所示实施例中，例如，磁体件18a的北极相对于磁体件18a的南极布置在径向外侧，而磁体件18b的南极相对于磁体件18b的北极布置在径向外侧。因此，在所示实施例中，转子12包括八对磁体件18a和18b，这些磁体件18a和18b定位在八个隔磁部24之间，并围绕中心旋转轴线O以45度的间距沿周向间隔开。然而，可以针对隔磁部24的数量变化而改变磁体件18a和18b的数量或磁体18的数量。此外，每个磁体18可以构造为单个磁体件或多于两个的磁体件。如图1所示，d轴线穿过各个磁体18的中心。换句话说，d轴线在一对磁体件18a或18b之间穿过。另一方面，q轴线穿过各个隔磁部24。换句话说，q轴线在相邻一对磁体18或相邻一对磁体件18a和18b之间穿过。然而，磁体18或隔磁部24可以相对于d轴线和q轴线定位在任意合适的位置，以实现本文所述实施例的可操作性。在所示实施例中，一对磁体件18a在沿周向朝向彼此移动时沿径向向内地延伸。类似的是，一对磁体件18b在沿周向朝向彼此移动时沿径向向内地延伸。然而，根据需要和/或根据期望可以以不同方式布置磁体件18a和18b。在所示实施例中，磁体18形成磁性结构件，该磁性结构件产生在磁体18的不同磁极之间经由多个第一主磁通路径40、多个第二主磁通路径42和多个漏磁通路径46流动的磁通。在所示实施例中，如图1所示，每个第一主磁通路径40从一个磁体18的一个磁极(例如，磁体件18a的北极)延伸至相邻一个磁体18的另一磁极(例如，磁体件18b的南极)，并经由气隙20穿过定子14的定子绕组34，而每个第二主磁通路径42从相邻一个磁体18的一个磁极(例如，磁体件18b的北极)延伸至一个磁体18的另一磁极(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电动机， 包括：定子，其具有定子绕组；转子，其具有能相对于所述定子旋转的转子芯体，所述转子相对于所述定子布置在径向内侧或外侧，且所述转子与所述定子之间具有气隙；以及磁性结构件，其具有被安装至所述转子芯体的至少一个永磁体，所述磁性结构件产生在所述磁性结构件的不同磁极之间经由主磁通路径和漏磁通路径流动的磁通，所述主磁通路径经由所述气隙穿过所述定子的所述定子绕组，而所述漏磁通路径在所述转子芯体中围绕所述永磁体的靠近所述气隙的端部定位，所述定子、所述转子和所述磁性结构件进一步构造为满足下述表达式：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种永磁同步电动机，包括：定子，其具有定子绕组；转子，其具有能相对于所述定子旋转的转子芯体，所述转子相对于所述定子布置在径向内侧或外侧，且所述转子与所述定子之间具有气隙；以及磁性结构件，其具有被安装至所述转子芯体的至少一个永磁体，所述磁性结构件产生在所述磁性结构件的不同磁极之间经由主磁通路径和漏磁通路径流动的磁通，所述主磁通路径经由所述气隙穿过所述定子的所述定子绕组，而所述漏磁通路径在所述转子芯体中围绕所述永磁体的靠近所述气隙的端部定位，所述定子、所述转子和所述磁性结构件进一步构造为满足下述表达式：这里，Vs表示所述定子绕组的磁通势，Vm表示所述磁性结构件的磁通势，Rg表示所述气隙的磁阻，Rs表示所述定子的沿着所述主磁通路径的磁阻，Rr表示所述转子芯体的沿着所述主磁通路径的磁阻，Rb表示所述转子芯体的沿着所述漏磁通路径的磁阻，而η表示所述磁通的经由所述漏磁通路径流动的漏磁通与所述磁通的由所述磁性结构件产生的总磁通的比率。2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机，其中，所述漏磁通路径在所述永磁体的不同磁极之间延伸。3.根据权利要求2所述的永磁同步电动机，其中，根据泄漏部分上的所述漏磁通路径的磁路宽度和磁路长度计算出的磁阻小于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木健介，福重孝志，加藤崇，罗伯特·D·洛伦茨，阿波娃·阿塞维乐，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，威斯康星校友研究基金会，
类型：发明
国别省市：日本,JP