深v-磁体空腔结构转子的制作方法
【技术领域】
[0001]本实施例大体涉及永磁电机。
【背景技术】
[0002]永磁同步电机是其中轴的旋转速率与AC电源电流的频率同步的AC电机。在定子中产生旋转电场，且转子跟随定子的旋转电场。转子按照相同的速率与定子的场同步旋转。转子和定子被认为是处于同步的。
[0003]在常规转子中使用的永磁体配置来提供均匀的场强度。常常需要钕磁体(也称作稀土磁体)，是因为这些永磁体的强烈的磁场强度在电机中提供增强的转矩。然而，在电机中使用稀土磁体成本较高并且增加了电机的总体价格。
【发明内容】
[0004]实施例的优点在于，通过利用具有不同场强度的双稳态永磁体(b 1-permanentmagnet)，降低了电机的总体成本。内置式永磁同步电机利用双稳态永磁体(即，两种或多种不同类型的磁体材料的组合)来减少在转子中利用的稀土磁体的数量和质量。在多层结构中，在转子中利用稀土磁体和铁氧体磁体或相同材料组分的具有不同磁场强度的磁体的组合。而且，磁场强度更低的磁体(例如，铁氧体磁体)延伸的距离是在转子的圆柱状外壁与转子的圆柱状内壁之间的径向距离的至少一半，从而在转子的大部分上方产生磁场，用于增加转矩和旋转速度。
[0005]实施例预期一种用于永磁同步电机的转子。转子芯结构具有圆柱状本体。圆柱状本体包括圆柱状内壁和圆柱状外壁。第一层的空腔周向地形成在转子芯结构内。在第一层中的多对空腔形成V形构型，且围绕在第一层中的转子芯结构周向地间隔开。每个V形构型包括第一支腿空腔和第二支腿空腔。由第一支腿空腔和第二支腿空腔形成的每个V形构型的顶点朝向圆柱状内壁延伸。每个V形构型的开口端朝向圆柱状外壁延伸。第二层的空腔周向地形成在转子芯结构内。在第二层中的多对空腔形成V形构型并且围绕在第二层中的转子芯结构周向地间隔开。第二层的每个V形构型包括第一支腿空腔和第二支腿空腔。在第二层中的由第一支腿空腔和第二支腿空腔形成的每个V形构型的顶点朝向圆柱状内壁延伸。在第二层中的每个V形构型的开口端朝向圆柱状外壁延伸。第一组永磁体插入在第一层中的每个空腔内。第二组永磁体插入在第二层中的每个空腔内。第一组永磁体的磁场强度大于第二组永磁体的磁场强度。第一层的每个相应的V形空腔及相关磁体与第二层的相应的V形空腔及相关磁体配对以形成转子极。每个相应极的在第二层中的每个相应的第一支腿向外偏置并且与每个相应极的在第一层中的相关的第一支腿平行。每个相应极的在第二层中的每个相应的第二支腿向外偏置并且与每个相应极的在第二层中的相关第二支腿平行。具有永磁体设置在其中的第二层的每个相应的V形构型延伸的距离大于从圆柱状外壁到圆柱状内壁的径向距离的一半。
[0006]根据本发明，其还存在以下技术方案: 1.一种用于永磁同步电机的转子，其包括:
转子芯结构，其具有圆柱状本体，所述圆柱状本体包括圆柱状内壁和圆柱状外壁；
第一层的空腔，其周向地形成在所述转子芯结构内，在所述第一层中的多对空腔形成V形构型并且围绕在所述第一层中的所述转子芯结构周向地间隔开，每个V形构型包括第一支腿空腔和第二支腿空腔，由所述第一支腿空腔和所述第二支腿空腔形成的每个V形构型的顶点朝向所述圆柱状内壁延伸，以及每个V形构型的开口端朝向所述圆柱状外壁延伸；第二层的空腔，其周向地形成在所述转子芯结构内，在所述第二层中的多对空腔形成V形构型并且围绕在所述第二层中的所述转子芯结构周向地间隔开，所述第二层的每个V形构型包括第一支腿空腔和第二支腿空腔，在所述第二层中的由所述第一支腿空腔和所述第二支腿空腔形成的每个V形构型的顶点朝向所述圆柱状内壁延伸，以及在所述第二层中的每个V形构型的开口端朝向所述圆柱状外壁延伸；
第一组永磁体，其插入在所述第一层中的每个空腔内；以及
第二组永磁体，其插入在所述第二层中的每个空腔内，所述第一组永磁体的磁场强度大于所述第二组永磁体的磁场强度；
其中，所述第一层的每个相应的V形空腔及相关磁体与所述第二层的相应的V形空腔及相关磁体配对以形成转子极，其中，每个相应极的在所述第二层中的每个相应的第一支腿向外偏置并且与每个相应极的在所述第一层中的相关的第一支腿平行，以及其中，每个相应极的在所述第二层中的每个相应的第二支腿向外偏置并且与每个相应极的在所述第二层中的相关的第二支腿平行，以及其中，具有永磁体设置在其中的所述第二层的每个相应V形构型延伸的距离大于从所述圆柱状外壁到所述圆柱状内壁的径向距离的一半。
[0007]2.根据技术方案1所述的转子，其中，具有永磁体设置在其中的所述第二层的每个相应V形构型延伸的距离大于从所述圆柱状外壁到所述圆柱状内壁的径向距离的四分之三。
[0008]3.根据技术方案1所述的转子，其进一步包括多个桥，每个桥在所述第二层中的每个V形构型的顶点与所述圆柱状内壁之间延伸，所述多个桥在运行时提供所述转子芯结构的结构支撑，其中，每个相应的桥的宽度确定所述V形构型的每个支腿延伸到所述圆柱状内壁的径向距离。
[0009]4.根据技术方案1所述的转子，其进一步包括多个桥，每个桥在所述第二层中的所述开口端的每个V形构型的第一和第二支腿与所述圆柱状外壁之间延伸，所述多个桥在运行时提供所述转子芯结构的结构支撑。
[0010]5.根据技术方案1所述的转子，其中，所述多个空腔每个均包括第一空气间隙，所述第一空气间隙在设置在所述多个空腔中的每一个内的每个相应磁体的第一端部与所述多个空腔中的每一个的第一远端之间，其中，所述第一远端离所述圆柱状内壁最近，以及其中，在所述多个空腔中的每一个内的所述第一空气间隙减少了退磁。
[0011]6.根据技术方案5所述的转子，其中，所述多个空腔每个均包括第二空气间隙，所述第二空气间隙设置在设置于所述多个空腔中的每一个内的每个相应磁体的第二端部与所述多个空腔中的每一个的第二远端之间，其中，所述第二远端离所述圆柱状外壁最近，以及其中，在所述多个空腔中的每一个内的所述第二空气间隙减少了退磁。
[0012]7.根据技术方案6所述的转子，其中，所述多个空腔中的每一个包括第一凹部，所述第一凹部形成与所述多个空腔的所述第一远端的第一预定距离，其中，所述多个空腔中的每一个包括第二凹部，所述第二凹部形成与所述多个空腔的所述第二远端的第二预定距离，以及其中，所述第一和第二凹部防止在所述多个空腔内的所述永磁体中的每一个移动。
[0013]8.根据技术方案6所述的转子，其中，所述第一和第二空气间隙产生有助于减少退磁的磁阻。
[0014]9.根据技术方案1所述的转子，其进一步包括多个过渡桥，所述过渡桥在所述第一层和所述第二层中的每个V形构型的每个相应顶点处将所述第一支腿和所述第二支腿分开。
[0015]10.根据技术方案10所述的转子，其中，所述多个过渡桥维持转子的完整性。
[0016]11.根据技术方案10所述的转子，其中，所述多个过渡桥限制短路磁通。
[0017]12.根据技术方案1所述的转子，其中，所述第一层的所述V形构型围绕所述第一层均匀地间隔开。
[0018]13.根据技术方案1所述的转子，其中，所述第二层的所述V形构型围绕所述第二层均匀地间隔开。
[0019]14.根据技术方案1所述的转子，其中，所述第一组磁体是稀土磁体，以及所述第二组磁体是铁氧体磁体。
[0020]15.根据技术方案1所述的转子，其中，所述第一组磁体和所述第二组磁体是铁氧体磁体，其中，所述第一组磁体相对于所述第二组磁体产生更大的磁场。
[0021]16.根据技术方案1所述的转子，其中，所述第一组磁体和所述第二组磁体是稀土磁体，其中，所述第一组磁体相对于所述第二组磁体产生更大的磁场。
【附图说明】
[0022]图1是永磁电机的截面图。
[0023]图2是利用磁体构型的永磁电机的磁通流的增强视图。
[0024]图3是利用磁体构型的永磁电机的磁通流的增强视图。
【具体实施方式】
[0025]图1中示出了永磁电机10的截面图。永磁电机10包括联接至轴14或车辆集成传动装置的转子12。转子12能够包括任何数量的极(pole)(例如，2个、4个、6个等)。如图所示的截面图图示了转子12的各个极。定子16从转子12径向地偏置并且通过主空气间隙18与转子12分开。
[0026]转子12的作用是驱动联接至轴14或传动装置的部件。当定子16由励磁电压(例如，三相电源)激励时，定子16在电机10内产生旋转磁场。用作永磁体的转子锁定在由定子16产生的旋转磁场中。转子12与旋转磁场一起旋转。当转子锁定在旋转磁场中时，电机10处于同步。
[0027]如图1所示的，转子12利用了内置式永磁体20。应该理解到，电机能够是任何类型的永磁电机并且不需要内置式永磁体。内置式永磁体20插入在多个空腔内，这些空腔包括形成在转子12内的第一层27的第一空腔支腿24和第二空腔支腿26和形成在转子12内的第二层31的第三空腔支腿28和第四空腔支腿30。在各个层内的一对支腿共同形成V形构型。例如，第一空腔支腿24和第二空腔支腿26形成在第一层27中的相应V形构型。相似地，第三空腔支腿28和第四空腔支腿30共同形成在第二层31中的相应V形构型。对于在这两层中的每个空腔，每个V形构型的开口端指向转子12的圆柱状外壁32。V形构型的顶点指向转子12的圆柱状内壁33。第二层31的V形构型为深V形构型，其中，相应的空腔支腿延伸转子的径向距离的至少一半。
[0028]在第一层与第二层之间的V形构型构成为重叠的