用于永磁体同步电机的造型磁体结构及其制造方法技术

一种用于永磁体同步电机的造型磁体结构及其制造方法，转子芯包括磁体袋，该磁体袋由所述转子芯限定并且沿所述转子芯的轴向方向纵向地延伸。所述转子芯还包括磁体结构，该磁体结构被设置在所述磁体袋内并且沿所述转子芯的径向方向和/或周向方向横向地延伸，以限定磁体宽度，所述磁体结构沿所述转子芯的轴向方向纵向地延伸，其中，所述磁体结构具有变化的轴向长度。的轴向长度。的轴向长度。

【技术实现步骤摘要】
用于永磁体同步电机的造型磁体结构及其制造方法


[0001]本公开涉及一种电动马达，并且特别涉及一种用于永磁体同步电机的造型磁体结构，以及一种用于制造这样的造型磁体结构的方法。

技术介绍

[0002]电动马达在广泛的应用中用于将电能转换为机械旋转。电动马达通常包括定子和转子。定子经由施加电流而产生磁场，该磁场作为转矩施加在转子上，从而使该转子旋转。定子可以通过直流(DC)或交流(AC)配置产生磁场。磁场既吸引又排斥转子来产生转矩以使其旋转。
[0003]电机可能有特定的要求以在低噪声和振动下运行。除了其它空气动力学或机械来源之外，电机中的噪声、振动或声振粗糙度(harshness)的一些来源可以是齿槽转矩、转矩波动(torque ripple)和电磁径向力。具有高转矩密度的电机通常具有较高的噪声和振动的可能性，这可能被认为是不可接受的。永磁体同步电动马达(PMSM)由于其高转矩密度而广泛用于工业应用中。在追求具有快速动态响应、小封装和燃料节省的致动器以满足严格的汽车要求方面，该技术已经在电动助力转向(EPS)系统中实现。在EPS系统中发现的PMSM的变化大多是安装在转子表面上的永磁体的那些变化，以及埋入或嵌入转子中的磁体的那些变化。从设计的观点来看，减小脉动转矩(齿槽效应和波动)的现有技术包括在表面安装永磁体马达(surface mounted permanent magnet motors)中的磁极造型、在内部永磁体马达中的转子叠片(lamination)造型、以及定子或转子的偏斜(skewing)。
>[0004]内部永磁体电机使用矩形块来完全填充限定在转子芯中的袋，当与转子表面安装磁体式电机(rotor surface mounted magnet type machines)相比，这降低了制造复杂性并且节省了磁体材料。这种构造的主要缺点是当需要低脉动转矩时必须通过其它装置来解决谐波含量。
[0005]通常，已经采用不同的方法来减轻来自电机的噪声和振动，然而，随着对更高转矩密度的需求的增加，必须开发减轻来自电机的噪声和振动的新策略或构造。

技术实现思路

[0006]根据本公开的一个方面，转子芯包括磁体袋，该磁体袋由转子芯限定并且沿转子芯的轴向方向纵向地延伸。转子芯还包括磁体结构，该磁体结构被设置在磁体袋内并且沿转子芯的径向方向和/或周向方向横向地延伸，以限定磁体宽度，磁体结构沿转子芯的轴向方向纵向地延伸，其中，磁体结构具有变化的轴向长度。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种用于内部永磁体电机的磁体结构。磁体结构包括第一轴向端部。磁体结构还包括第二轴向端部，其中，第一轴向端部和第二轴向端部中的至少一个被造型为限定磁体结构的变化的轴向长度。
[0008]根据本公开的又一方面，提供了一种制造用于内部永磁体电机的转子芯的方法。该方法包括堆叠多个磁体段以限定磁体结构。该方法还包括造型所述多个磁体段中的至少
一个以限定磁体结构的变化的轴向长度。该方法还包括将磁体结构安装在由转子芯限定的磁体袋中。
[0009]本公开的这些和其它方面将在实施例、所附权利要求书和附图的以下详细描述中进行公开。
附图说明
[0010]当结合附图阅读时，从以下详细描述中最好地理解本公开。要强调的是，根据惯例，附图的各种特征不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意地放大或缩小。
[0011]图1是具有多个磁体结构的转子芯的透视图，这些磁体结构被设置在所述转子芯的相应磁体袋内；
[0012]图2是根据本公开一个方面的转子芯的磁体结构；
[0013]图3
‑
图6示出了根据本公开多个方面的具有纵向延伸的磁体段的各种磁体结构；
[0014]图7示出了根据本公开另一方面的具有横向延伸的磁体段的磁体结构；
[0015]图8示出了根据本公开另一方面的具有纵向和横向延伸的磁体段的组合的磁体结构；以及
[0016]图9示出了示例磁体结构和设置在转子芯的磁体袋内的填料材料。
具体实施方式
[0017]以下讨论针对本公开的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应被解释为或者用作限制包括权利要求书的本公开的范围。此外，本领域技术人员将理解的是，以下描述具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅意味着该实施例的示例，而不旨在暗示包括权利要求书在内的本公开的范围限于该实施例。
[0018]如上所述，电动马达被广泛用于将电能转换为机械旋转的应用中。电动马达通常包括定子和转子。定子经由施加电流而产生磁场，该磁场作为转矩施加在转子上，从而使该转子旋转。定子可以通过直流(DC)或交流(AC)配置产生磁场。磁场既吸引又排斥转子来产生转矩以使其旋转。
[0019]电动马达包括在定子中的呈永磁体或线束(bundled wire)形式的极(pole)。极数通常对应于转矩输出，其中，更大的极数产生更大的转矩。电动马达还包括槽，这些槽决定可用功率的相数。在需要大量转矩和多种相位的应用中，例如在汽车工业中，通常有大量的极和槽。例如，具有12槽10极的电动马达已被证明具有优于常规使用的具有12槽8极或9槽6极的电动马达的特性。更具体地说，即使没有偏斜，具有12槽10极的电动马达通常也具有较低的转矩波动、较高的功率/转矩密度和较低的齿槽转矩。与其它配置相比，这些属性可以得到较低的成本和较小的封装。然而，这种电动马达的偏转的低阶模态形状(low order mode shape)使得其在噪声、振动和声振粗糙度(NVH)方面更具挑战性。已经提出了各种方法来解决这个问题，包括电磁解决方案和结构解决方案。
[0020]电磁解决方案通常致力于减小机器中的径向力、或消除有助于低阶模态形状的特定谐波。然而，这些解决方案通常会对电动马达的磁性能产生负面影响，包括对平均转矩和齿槽转矩的负面影响。另一方面，结构解决方案对马达的电磁性能影响最小。物理部件或特
征被实施以抑制(dampen，阻尼)振动。已经提出了各种实施方式，包括对定子的外圆周进行仿形加工(profiling)、使用弹簧装置作为定子与壳体之间的阻尼器、以及其他实施方式。然而，这些结构解决方案通常包括增加电动马达的成本、重量和复杂性以仅有限地降低NVH。
[0021]在运行中，电动马达组件可用于交通工具(vehicle，车辆)中，例如汽车、卡车、运动型多功能车、跨界车(crossover)、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其它合适的交通工具。交通工具辆可包括任何合适的推进系统，包括内燃机、一个或多个电动马达(例如，电动交通工具)、一个或多个燃料电池、包括内燃机、一个或多个电动马达和/或任何其它合适的推进系统的组合的混合动力(例如，混合动力交通工具)推进系统。交通工具还可包括转向系统，该转向系统将转向输入转换为输出并最终使交通工具转向。本文所述的电动马达组件可用于多种汽车应用，诸如转向系统或推进系统。例如，电动马达可以用于线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转子芯，包括：磁体袋，由所述转子芯限定并且沿所述转子芯的轴向方向纵向地延伸；以及磁体结构，设置在所述磁体袋内并且沿所述转子芯的径向方向和/或周向方向横向地延伸，以限定磁体宽度，所述磁体结构沿所述转子芯的轴向方向纵向地延伸，其中，所述磁体结构具有变化的轴向长度。2.根据权利要求1所述的转子芯，其中，所述磁体结构包括多个磁体段，所述磁体段被堆叠在一起以形成所述磁体结构。3.根据权利要求2所述的转子芯，其中，所述多个磁体段沿所述磁体结构的纵向方向完全延伸，并且沿所述转子芯的径向方向和/或周向方向横向地堆叠。4.根据权利要求3所述的转子芯，其中，所述多个磁体段中的至少一个具有与其它所述多个磁体段中的至少一个的段轴向长度不同的段轴向长度。5.根据权利要求3所述的转子芯，其中，所述多个磁体段中的每一个具有与所有其它所述多个磁体段的段轴向长度不同的段轴向长度。6.根据权利要求2所述的转子芯，其中，所述多个磁体段沿所述磁体结构的径向方向和/或周向方向完全横向地延伸，并且沿所述转子芯的轴向方向纵向地堆叠。7.根据权利要求6所述的转子芯，其中，所述多个磁体段中的至少一个具有与其它所述多个磁体段中的至少一个的段宽度不同的段宽度。8.根据权利要求6所述的转子芯，其中，所述多个磁体段中的每一个具有与所有其它所述多个磁体段的段宽度不同的段宽度。9.根据权利要求2所述的转子芯，其中，所述多个磁体段是沿所述转子芯的径向方向和/或周向方向堆叠的横向堆叠的磁体段与...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：