提供了一种用于内部永磁体(IPM)电机(8)的转子结构(10)。该转子结构(10)可包括至少一个转子叠片(12)，转子叠片(12)又可包括布置成以便接收至少一个永磁体(16)的至少一个槽。该槽将转子叠片(40)分成极区(18)和轭区(20)。至少一个桥接部(44)布置成在叠片(52)的外边缘(24)处将极区(18)连接到轭区(20)上。叠片(52)的外边缘(24)沿着桥接部(44)的节段(26)而轮廓被设置为限定了桥接部(44)的内凹的弯曲轮廓(28)。桥接部(44)的内凹的弯曲轮廓(28)允许选择性地设置桥接部(44)的厚度的大小，以影响该电机的至少一些电磁和/或机械特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体涉及电机，且更具体而言，涉及用于较大型的电机的包含埋入式永磁体的转子结构。
技术介绍
目前，直流(DC)或感应式电机通常用于基于柴油/基于电的机车中、矿用车辆和其它非公路用车辆中、某些船舶和飞行器中以及固定应用(例如钻探应用、风力涡轮机传动系等)中。该电机可用于各种操作环境，包括牵引、辅助装备，诸如鼓风机或冷却装备以及发电装备。虽然经过数年，已经证明了这些电机是工业的主力，但是它们有时会承受各种缺点。例如，在牵引马达的情况下，这样的马达倾向于较重，并且在电-机能量转换方面不足。 不仅从燃料节约的观点上看，而且还从大小、重量、成本、瞬态能力、冷却系统、故障率等观点来看，这些电机的能力都重要。此外，牵引马达的任何增加的重量都倾向于增加卡车(轨道车辆中)以及路/轨上的瞬态力。在发电装备的情况下，DC或感应式电机典型地为凸极式同步发电机的形式。这样的发电机通常在转子中使用激励器绕组，并且可通过滑环来通电。滑环经受电-机磨损和破裂，并且可能需要繁重且高成本的维护。此外，可能必须增大车辆应用(例如，机车)的体积间隔，以便适应使用滑环和激励器绕组的发电系统的间隔需求。鉴于以上考虑，合乎需要的是提供避免或者减少了上述缺点的改进的电机。
技术实现思路
在其一个示例性实施例中，本专利技术的各方面涉及用于内部永磁体(IPM)电机的转子结构。该转子结构可包括至少一个转子叠片，转子叠片又可包括布置成以便接收至少一个永磁体的至少一个槽。该槽将转子叠片分成极区和轭区。至少一个桥接部布置成在叠片的外边缘处将极区连接到轭区。叠片的外边缘沿着桥接部的节段而轮廓被设置为限定了桥接部的内凹的弯曲轮廓。桥接部的内凹的弯曲轮廓允许选择性地设置桥接部的厚度的大小，以便影响该电机的至少一些电磁和/或机械特性。在其另一方面，至少一对槽从布置成将极区连接到轭区上的中间柱延伸。该对槽可布置成以便接收至少一个相应的永磁体。该对槽可延伸到布置成在叠片的外边缘处将极区连接到轭区上的相应的桥接部。叠片的外边缘沿着相应的桥接部的节段而轮廓被设置为限定了相应的桥接部的内凹的弯曲轮廓。桥接部的内凹的弯曲轮廓允许设置桥接部的相应的厚度和/或中间柱的相应的厚度的大小，以便影响该电机的至少一些电磁和/或机械特性。在其又一方面，电机由定子和可操作地联接到该定子上的转子组成。转子可包括多个堆叠的转子叠片。各个叠片可包括布置成以便接收至少一个永磁体的至少一个槽。槽将转子叠片分成极区和轭区。至少一个桥接部布置成在叠片的外边缘处将极区连接到轭区上。叠片的外边缘沿着桥接部的节段而轮廓被设置为限定了桥接部的内凹的弯曲轮廓。桥接部的内凹的弯曲轮廓允许选择性地设置桥接部的厚度的大小。桥接部的内凹的弯曲轮廓进一步允许选择性地设置布置成进一步将极区连接到轭区上的中间柱的厚度的大小。将桥接部的厚度和中间柱的厚度的组合大小设置选择为以便平衡该电机的至少一些逆一对 (counter-opposing)电磁和/或机械特性。附图说明图1是实施了本专利技术的各方面的、用于混合式内部永磁体(IPM)电机的转子结构的一个示例性实施例的等距视图。图2是根据本专利技术的各方面设置轮廓的转子桥接部的放大视图。图3显示了构造成具有实施了本专利技术的各方面的转子桥接部的转子的一个示例性实施例中的峰值应力分布的示例性归一化水平与具有传统的转子桥接部的转子的峰值应力分布的归一化水平的对比。图4显示了具有实施了本专利技术的各方面的转子桥接部的转子的另一个示例性实施例中的峰值应力分布的示例性归一化水平与具有传统的转子桥接部的转子的峰值应力分布的归一化水平的对比。部件列表 8-电机10-转子结构 12-转子叠片 14-槽 16永磁体 18-极区 20-轭区 22-转子桥接部 24-外边缘 26-桥接部节段 28-内凹的弯曲轮廓 32-槽对 34-槽对 36-中间柱 40-转子叠片 42-转子叠片 44-桥接部 46-条 48-条50-转子叠片 52-转子叠片 54-中间柱56-中间柱 58-条59-条60-传统的桥接部 70-定子。具体实施例方式实施了本专利技术的各方面的混合式内部永磁体(IPM)电机8使用具有增强的电磁和 /或机械特性的改进的转子结构10。由于这样的增强，实施了本专利技术的各方面的转子结构可有利地用于可能需要在宽泛的速度范围上在有限的输入电压下操作(包括以高速操作) 的应用(典型地诸如机车、矿用车辆以及其它非公路用车辆(OHV)、船舶、飞行器以及固定应用(例如钻探应用、风力涡轮机传动系等))中的高功率额定值的比较大型的电机。转子结构10包括至少一个转子叠片12，其中一个或多个槽14布置成以便接收至少一个永磁体16。该一个或多个槽将转子叠片分成极区18和轭区20。(如下文更详细地描述的，“叠片”指薄金属板或其它薄板，它们中的多个典型地堆叠且粘附在一起来形成马达构件。因而，当在本文中描绘叠片包括或包含各种槽、开口、槽口等时，这就意味着叠片形成为以便通过机械加工、切割、冲压或以其它方式来限定槽、开口、槽口等。)。图1显示了若干槽，这些槽组合起来形成示例性六磁极电机。将理解的是，本专利技术的各方面不限于任何具体数量的磁极。随着描述在下文中继续，要告知读者的是，为了避免视觉混乱的原因，可在图中指出不同的磁极的对应的元件，因为这样的对应的元件的功能在该电机的任何给定的磁极中是相同的。至少一个转子桥接部22布置成在叠片的外边缘M处将极区18连接到轭区20上。 根据本专利技术的各方面，如图2中更好地了解的，叠片的外边缘沿着桥接部的节段沈而轮廓被设置为限定了桥接部的内凹的弯曲轮廓观。也就是说，桥接部外形设置成沿着其外边缘具有平滑地变化的内凹形状的轮廓。如下文更加详细地阐述的，根据本专利技术的各方面设置轮廓的桥接部(“轮廓内凹的桥接部”)可允许选择性地设置桥接部的厚度的大小，以便影响该电机的至少一些电磁和/ 或机械特性。例如，桥接部的厚度的大小设置可选择为以便提供以下示例性优点降低通过桥接部的磁通量泄漏，降低在桥接部处形成的机械应力的峰值水平，或提供在桥接部处形成的机械应力的峰值水平和通过桥接部的磁通量泄漏的组合降低。如本领域技术人员将了解的，这样的示例性优点中的各个优点有助于改进该电机的电磁和/或机械特性中的至少一些。在一个示例性实施例中，桥接部的内凹的弯曲轮廓28在桥接部的转子叠片的外边缘(与外径(OD)相一致)上限定槽口。该槽口可构造成具有在预先限定的范围内的曲率半径。在一个示例性实施例中，曲率半径的一个示例性范围可为从基本等于桥接部的长度的一半的第一曲率半径值到第二曲率半径值，其中第二曲率半径值相对于第一曲率半径值更高。在本上下文中，基本等于桥接部的长度的一半表示除了制造误差和/或偏差之外等于桥接部的长度的一半(如本领域技术人员将理解)。将理解的是，由于磁体16和极区18中的叠片材料而形成的离心力在转子桥接部处导致直接拉伸圆周应力以及弯曲应力。这两种效果倾向于在桥接部的内边缘处产生峰值拉伸应力，如由图2中显示的加号(+)标记所示例性地表示的那样。在不将本专利技术的各方面限制于任何特定的操作理论的情况下，以分析的方式显示了上述结构布置用来降低倾向于在桥接部的内边缘处形成的应力的相对高的峰值水平。桥接部的内凹的弯曲轮廓显示为将在桥接部的内边缘处形成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种用于内部永磁体电机（８）的转子结构（１０），所述转子结构包括：至少一个转子叠片（１２），包括：布置成以便接收至少一个永磁体（１６）的至少一个槽（１４），其中，所述槽将所述转子叠片分成极区（１８）和轭区（２０）；和布置成在所述叠片的外边缘（２４）处将所述极区连接到所述轭区上的至少一个桥接部（２２），其中，所述叠片的外边缘沿着所述桥接部的节段（２６）而轮廓被设置为限定了所述桥接部的内凹的弯曲轮廓（２８），其中，所述桥接部的所述内凹的弯曲轮廓允许选择性地设置所述桥接部的厚度的大小，以便影响所述电机的至少一些电磁和／或机械特性。
【技术特征摘要】
2010.02.26 US 12/7132421.一种用于内部永磁体电机(8)的转子结构(10)，所述转子结构包括至少一个转子叠片(12)，包括布置成以便接收至少一个永磁体(16)的至少一个槽(14)，其中，所述槽将所述转子叠片分成极区(18)和轭区(20)；和布置成在所述叠片的外边缘04)处将所述极区连接到所述轭区上的至少一个桥接部 (22)，其中，所述叠片的外边缘沿着所述桥接部的节段06)而轮廓被设置为限定了所述桥接部的内凹的弯曲轮廓( )，其中，所述桥接部的所述内凹的弯曲轮廓允许选择性地设置所述桥接部的厚度的大小，以便影响所述电机的至少一些电磁和/或机械特性。2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述桥接部的厚度的大小设置选择为以便降低通过所述桥接部的磁通量泄漏。3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述桥接部的厚度的大小设置选择为以便降低在所述桥接部处形成的机械应力的峰值水平。4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述桥接部的厚度的大小设置选择为以便提供在所述桥接部处形成的机械应力的峰值水平和通过所述桥接部的磁通量泄漏的组合降低。5.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述桥接部的内凹的弯曲轮廓限定了槽口。6.根据权利要求5所述的转子结构，其特征在于，所述槽口包括具有预先限定的范围的曲率半径，其中，所述范围从基本等于所述桥接部的长度的一半的第一曲率半径值延展到第二曲率半径值，其中，所述第二曲率半径值相对于所述第一曲率半径值更高。7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述至少一个槽包括从布置成进一步将所述极区连接到所述轭区上的相应的中间柱(36)延伸的至少一对槽(32，34)。8.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述桥接部的内凹的弯曲轮廓允许选择性地设置相应的中间柱的厚度的大小，以便进一步影响所述电机的所述至少一个电-机特性。9.根据权利要求8所述的转子结构，其特征在于，所述中间柱的厚度选择为以便降低通过所述中间柱的磁通量泄漏。1...
【专利技术属性】
技术研发人员：M洛克汉瓦拉，RR卡鲁里，KS哈兰，
申请(专利权)人：M洛克汉瓦拉，RR卡鲁里，KS哈兰，
类型：发明
国别省市：US
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