内装式永磁体电机及其转子制造技术

一种电机，包括限定至少两个相邻磁体保持槽的转子和多个内装式永磁体。转子在磁体保持槽上方的径向厚度从第一厚度转变为厚度为更小的第二厚度的桥接区域。所述转变在限定的角度范围内进行。低磁导率区域被定位于桥接区域下方的磁体之间。在磁体的端部之间不存在不通过低磁导率区域的直线路径，在磁体之间不存在这样的直线路径，所述路径从转子的外部径向延伸至转子的内部而不通过低磁导率区域。一种电机，包括限定定子极的定子和具有内装式永磁体的转子。在一个实施例中，至少两个降阻抗缝隙被定位于磁体的径向向外处，并且至少每个缝隙的部分位于限定区域中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种内装式永磁体(或“IPM”)电机，例如IPM电机。
技术介绍
过去，已经将IPM电机用于各种应用中，但是IPM电机的特定特征限制了该电机在这样的应用中的使用，在所述应用中要求从较小电机获得较大转矩或要求低噪音。例如，由于IPM电机所使用的转子包括许多内装式永磁体，由所述磁体产生的磁通量趋向于在两个相邻的磁体之间流通。该磁体内磁通流通将减少电机的总转矩输出，因为在磁体间流通的磁通不能产生转矩。除了减少电机的总转矩，该磁体内通量流通还将降低电机的总效率。此外，由于IPM电动机使用离散定位的内装式永磁体，容易产生一定的不希望的转矩波动或转矩变化，这通常被称为“齿槽效应转矩”。这些齿槽效应转矩会产生不希望的噪音和/或振动，并降低电机的总效率。IPM电机的另一可能限制电机的转矩输出和效率的特征是其使电流流入电机绕组的能力。使电流流入电机的能力是产生转矩和获得高效电机的重要因素，因为电机的转矩输出将紧密对应于输入相绕组的电流量，并且，将电流输入相绕组的速度将影响电机的效率。通常，IPM电动机具有这样的结构，所述结构通常会导致在电机的相绕组中具有较高的电感。该较高的电感会限制使电流流入电机绕组的能力。本公开描述了这样的几个IPM电机的实施例，所述电机被设计用于解决IPM电机的上述或其它限制特征，而提供这样的改进后的IPM电机，其具有例如较高的转矩输出、高效率以及低齿槽效应转矩。
技术实现思路
根据依照本公开的特定内容构造的示例实施例，提供了一种内装式永磁体电机，其包括，限定相邻磁体保持槽的转子叠层；位于转子内部的多个永磁体，其中，转子在给定磁体保持槽上方的径向厚度由第一径向厚度向第二径向厚度的桥接(bridge)区域转变，所述第二径向厚度小于第一径向厚度，所述桥接区域被定位在两个所述磁体保持槽之间，其中所述转变发生在落入以下角度范围的区域中，所述角度范围在与通过所述磁体保持槽的中点延伸的假想半径成约148°～150°电角度之间；以及低磁导率区域，其被定位在所述桥接区域径向下方的相邻所述永磁体的端部之间的位置。根据依照本公开的特定内容构造的另一示例实施例，提供了一种内装式永磁体电机，其包括，限定磁体保持槽的转子叠层；以及被定位于所述转子的内部的多个永磁体，至少一个所述永磁体被定位于所述磁体保持槽中，其中，所述转子在所述槽上方的径向厚度从第一径向厚度转变为第二径向厚度，所述第二径向厚度小于所述第一径向厚度，其中所述转变发生在落入以下角度范围的区域中，所述角度范围在与通过所述磁体保持槽的中点延伸的假想半径成约148°～150°电角度之间，其中所述电角度等于机械角度乘以所述电机中的永磁体转子极数。根据依照本公开的特定内容构造的另一示例实施例，提供了一种内装式永磁体电机，其包括，限定磁体保持槽的转子叠层；以及被定位于所述转子的内部的多个永磁体，至少一个所述永磁体被定位于所述磁体保持槽中，其中(i)所述磁体保持槽限定这样的转变区域，在所述区域中，所述转子在所述槽上方的径向厚度从第一径向厚度转变为第二径向厚度；(ii)所述第二径向厚度小于所述第一径向厚度；以及(iii)所述槽在这样的区域中从所述第一径向厚度向所述第二径向厚度转变，所述区域的基本大部分落入以下角度范围中，所述角度范围在与通过所述磁体保持槽的中点延伸的假想半径成约148°～150°电角度之间，其中所述电角度等于机械角度乘以电机中永磁体转子极数。根据依照本公开的特定内容构造的示例实施例，提供了一种用于内装式永磁体电机中的转子，该转子包括多个内装式永磁体，其中(i)在两个相邻所述磁体的端部边缘之间不存在不通过低磁导率区域的直线路径；(ii)在所述永磁体之间不存在这样的直线路径，所述直线路径从所述转子的外部径向延伸至所述转子的内部而不通过低磁导率区域。通过参考本公开、附图以及权利要求书，将使本公开的其它方面显而易见。附图说明图1概括示出了根据本公开的特定内容的改进的IPM电机；图2A-2D详细示出了用于将集中的绕组定位在定子组件内以形成三相配置的示例方法，所述三相配置被发现在需要从较小的电机获得较大的转矩的应用中尤其有利；图3概括示出了根据本公开的特定内容构造的磁体保持槽；图4A-4C概括示出了在图3的磁体保持槽内对磁体的偏移和紧固；图5概括示出了根据本公开的特定内容构造的磁体保持槽的一端的放大图；图6A和6B概括示出了从磁体保持槽的第一尺寸的第一径向厚度向第二尺寸的径向厚度的逐渐转变，所述第二尺寸的径向厚度限定了桥接；图7概括示出了根据本公开的特定内容的转子周围的降阻抗缝隙的示例位置；图8A-8B概括示出了用于定位根据本公开内容的降阻抗缝隙的一些希望区域；图9A-9C示出了IPM电机中降阻抗缝隙的示例可选定位；图10A-10F概括示出了在图8A-8B中的降阻抗缝隙可以采用的几个可选形状；图11概括示出了具有集中线圈的定子的相邻线圈间的磁通链相对于假想电机的转子位置的曲线，其中一个假想电机只具有一个与每个永磁体相关的缝隙、以及另一假想电机具有两个定位的降阻抗缝隙；图12A和12B概括示出了转子组件，所述转子组件应用于在相邻永磁体之间具有低磁导率区域的IPM电机中；图13概括示出了转子组件，所述组件使用具有上转的端部的磁体保持槽和圆形的槽间区域；图14概括示出了具有上转部分的磁体保持槽的可选设计；图15A和15B概括示出了磁体保持槽和中间低磁导率区域的另一可选设计；图16示出了IPM电机的实施例，其中形成这样的低磁导率区域，使得单个低磁导率区域通过自身确保，在相邻永磁体的边缘之间或者在相邻永磁体之间径向上的所有路径都通过至少一个低磁导率区域；图17概括示出了使用高转矩输出、低齿槽效应转矩的IPM电动机的直接驱动洗衣机，所述电动机根据本公开的特定内容构造。具体实施例方式参考附图，图1示出了根据本公开的特定内容的改进的IPM电机1。IPM电机1包括限定了内膛的定子组件2。转子组件3位于定子组件2的内膛中。根据构造旋转电机的已知技术，通过使用转子轴、转子轴承和端盖(图1中未示出)将转子组件3定位在定子组件2内。定子组件2限定了多个向定子膛内延伸的定子齿4(在图1中有12个)。每个定子齿4包括从定子组件2的主轭延伸出的颈状部分、以及通常为“T形”的端部。“T形”部分的端部通过槽口相互分离，图1中所示的槽口的角幅等于所示角度θ2。绕组线圈(图1中未示出)缠绕在每个定子齿4的颈部上。在图1所示的示例实施例中，在每个颈部上都围绕着单个绕组线圈，从而使绕组线圈围绕定子齿“集中”。这样集中的线圈是有利的，因为，其中，集中的线圈中允许使用短端部线匝，这样可以减少每个绕组所需的空间和绕线。图2A-2C详细示出了用于将集中的绕组定位在定子组件2内以形成相绕组的示例方法，已经发现该相绕组在需要从较小的电机获得较大的转矩的应用中尤其有利。这样的应用包括在例如洗衣机的电器中使用IPM电机1的应用，尤其是在直接驱动洗衣机中使用IPM电机的应用，在所述直接驱动洗衣机中通过IPM电机1直接驱动洗衣桶、旋转式搅拌器或者叶轮(上述可以是单独的搅拌器单元、叶轮单元、用于移动滚筒的机构或者用于移动洗衣机中的衣物的其它合适装置)，而不需用齿轮传动。图2A示出了三个分别标为A、B和C的相绕组。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内装式永磁体电机，包括：限定相邻的磁体保持槽的转子叠层；被定位在所述转子内部的多个永磁体，其中，所述转子在所述磁体保持槽上方的径向厚度从第一径向厚度转变为具有第二径向厚度的桥接区域，所述第二径向厚度小于所述第一径向厚度，所述桥接区域被定位在两个所述磁体保持槽之间，其中所述转变发生在落入以下角度范围的区域中，所述角度范围在与通过所述磁体保持槽的中点延伸的假想半径成约１４８°～１５０°电角度之间，其中，所述电角度等于机械角度乘以所述永磁体的总数；以及低磁导率区域，其被定位在所述桥接区域径向下方的相邻所述永磁体的端部之间的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GE霍斯特，RE小哈茨弗里德，ME卡里尔，AD卡尔波，
申请(专利权)人：美国艾默生电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]