电机的转子、电机及车辆的制作方法

本公开涉及车辆，特别地涉及车辆中的电机，更特别地涉及用于车辆中的电机的转子。

背景技术：

在当今世界中，车辆已经成为人们工作和生活必不可少的交通工具。由于石油资源的日渐紧张以及环境保护方面的考虑，纯电动车辆以及混合动力车辆日渐引起了人们的注意。存在着对纯电动车辆以及混合动力车辆中使用的电机进行改进的各方面的需求。

技术实现要素：

本公开旨在解决现有技术中存在的至少一个问题。

根据本公开的一个实施例，提供了一种电机的转子，其特征在于，包括：铁心；在所述铁心中大体上沿铁心切向方向的至少两个磁体槽，包括第一磁体槽和相对于所述第一磁体槽布置在所述铁心内侧的第二磁体槽；其中，所述第一磁体槽包括中间存在第一间隙的两个磁体槽，所述第二磁体槽包括中间存在第二间隙的两个磁体槽，所述第一间隙小于所述第二间隙。

根据本公开的另一个实施例，所述第一磁体槽包括第一L形磁体槽对，所述第二磁体槽包括第二L形磁体槽对，所述第一L形磁体槽对和第二L形磁体槽对分别包括大体上形成L形的外侧部分和邻接部分，在所述第一L形磁体槽对的各邻接部分之间形成所述第一间隙，以及在所述第二L形磁体槽对的各邻接部分之间形成所述第二间隙。

根据本公开的另一个实施例，所述第一磁体槽的L形磁体槽具有背离所述转子中心的开口，所述第二磁体槽的L形磁体槽具有背离所述转子中心的开口。

根据本公开的另一个实施例，所述转子还包括相对于所述第一磁体槽布置在所述铁心外侧的第三磁体槽，所述第三磁体槽是U型的。

根据本公开的另一个实施例，磁体布置在所述第一磁体槽和所述第二磁体槽的邻接部分中。

根据本公开的另一个实施例，所述第一间隙的长度是约0.8-约1.4mm。

根据本公开的另一个实施例，所述第二间隙的长度是约1.0-约1.6mm。

根据本公开的另一个实施例，所述第一磁体槽与所述转子的外缘之间以及所述第二磁体槽与所述转子的外缘之间形成隔磁磁桥。

根据本公开的一个实施例，提供了一种电机的转子，其特征在于，包括：铁心；在所述铁心上从外向内排列的大体上沿所述铁心切向的多个磁体槽，所述多个磁体槽中的至少两个包括第一磁体槽部分和第二磁体槽部分以及二者之间的间隙；其中磁体槽越远离所述转子的中心，该磁体槽具有的间隙越小。

根据本公开的另一个实施例，所述多个磁体槽包括从外向内顺序布置的第一磁体槽和第二磁体槽，所述第一磁体槽和所述第二磁体槽的第一磁体槽部分和第二磁体槽部分是大体上L形的。

根据本公开的另一个实施例，所述第一磁体槽的间隙的长度是约0.8-约1.4mm。

根据本公开的另一个实施例，所述第二磁体槽的间隙的长度是约1.0-约1.6mm。

根据本公开的一个实施例，提供了一种电机，其特征在于，包括：定子；根据上述的转子。

根据本公开的一个实施例，提供了一种车辆，其特征在于，包括：电机，所述电机包括：定子以及根据上述的转子。

根据以上的技术方案取得了有益的技术效果。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的车辆的示意性侧视图；

图2示出了根据本公开的实施例的包括定子和转子的电机的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的沿圆周布置在铁心中的以两个磁体槽为一组的多组磁体槽的示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的、图3的一组磁体槽中沿径向排列的两个磁体槽的放大图；

图5示出了根据本公开的实施例的沿圆周布置在铁心中的以三个磁体槽为一组的多组磁体槽的示意图；

图6示出了根据本公开的实施例的、图5的一组磁体槽中沿径向排列的三个磁体槽的放大图；

图7示出了根据本公开的实施例的、一组磁体槽中沿径向排列的三个磁体槽的另一示例的放大图；

图8示出了根据本公开的实施例的、一组磁体槽中沿径向排列的两个磁体槽的示例；

图9示出了根据本公开的实施例的、图8的一组磁体槽中沿径向排列的两个磁体槽的放大图；

图10示出了根据本公开的实施例的、布置在磁体槽中的磁体的两个最外侧端部与铁心中心的连线形成的夹角以及磁体对的磁体角的示意图；

图11示出了永磁同步电机的坐标系变换以及dq轴模型电流矢量图；

图12示出了磁阻转矩与磁体厚度之间的关系；

图13示出了各个磁体所产生的磁势叠加形成正弦波形的示意图；

图14示出了不同的气隙中心线的角度位移对应的气隙磁密；

图15示出了气隙磁密与气隙磁密谐波阶次之间的关系。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本公开的各种示例性实施例。但要理解的是，对各种实施例的描述仅仅是说明性的，不作为对本公开的技术的任何限制。除非另外具体说明，在示例性实施例中的组件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本公开的范围。

本文中所用的术语，仅仅是为了描述特定的实施例，而不意图限制本公开。除非上下文明确地另外指出，本文中所用的单数形式的“一”和“该”意图同样包括复数形式。还要理解的是，“包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。本领域技术人员还应当理解的是，本文中使用的术语“约”旨在说明由于可能的测量误差或制造误差使得所记载的数值涵盖一定的合理变化范围。

现在参考图1，图1示出了根据本公开的实施例的车辆的示意性侧视图。通常地，车辆10可以包括车身12、多个将车身12支撑在行驶面上的车轮14、以及车辆动力系统16等。该车辆动力系统16可以包括至少一个电机。

应当理解在本文中使用的车辆动力系统可以广泛地包括能够用于推动车辆的具有一个或多个电机的任何车辆动力系统。该车辆动力系统可以用于例如纯电动车辆以及混合动力车辆。在混合动力车辆的动力系统中，至少一个电机与发动机可以串行或并行地推动车辆的行进。混合动力车辆的例子可以包括但不限于插电式混合动力车辆、双模式混合动力车辆、全混合动力车辆、增程式混合动力车辆、动力辅助混合动力车辆、轻度混合动力车辆、串联式混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串联-并联式混合动力车辆、液力混合动力车辆、功率分流式混合动力车辆、BAS混合动力车辆以及任何其他类型的混合动力车辆。本公开中的车辆可以被配置为轿车、运动型车、卡车、公共汽车、商用车、跨界车、休闲车等。应当理解的是本公开的技术可以用于上述任何车辆动力系统，而不局限于某一特定类型。

如图1所示，在一些实施例中，车辆动力系统16通常可以包括电源24、逆变器20、控制单元18、电机22以及输入装置26。如上所述，车辆动力系统16可以采用其他布置和/或配置，但通常地包括至少一个电机。在一些实施例中，电机22可操作性地连接到至少一个车轮14，向车轮14施加转矩从而驱动车辆10。

电源24可以直接或间接地将电力提供给电机22。电源24，例如电池，可以包括一个或多个电池单元，并且可以采用锂离子、镍金属氢化物、钠氯化镍、镍镉以及任何适合的其他电池技术。

逆变器20可操作性地将电源24和电机22互联。逆变器20可以从电源24接收直流电，将其转换为交流电，并且将交流电传递给电机22。

控制单元18可操作性地连接到逆变器20，从而控制逆变器20。控制单元18可以是一个或多个通用的数字计算机或数据处理设备，通常可以包括但不限于处理器或微处理器或中央处理单元、存储器(诸如但不限于只读存储器、随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器)、输入/输出装置或装置、模拟数字转换器或转换电路、数字模拟转换器或转换电路、时钟等。控制单元18可以被配置为执行程序指令，该程序指令可以存储在控制单元18内的存储器或其他与控制单元18相关联的其他适当的存储装置中。控制单元18可以经由逆变器20对电机进行控制。

在一些实施例中，车辆10还可以包括输入装置26，输入装置26可操作性地连接到控制单元18。车辆的驾驶者操作输入装置26，以便经由控制单元18来控制电机22的输出转矩。在一些实施例中，输入装置26可选择地包括踏板，控制单元18响应于踏板的位置状态经由逆变器调节传递到电机22的电力的大小，从而调节电机22的输出转矩。

图2示出了根据本公开的实施例的包括定子和转子的电机22的示意图。本领域技术人员应当理解，尽管以下本公开结合永磁同步电机描述了本公开的多个实施例，然而这并不意在将本公开各个实施例的实质和精神限制到特定的电机类型。根据本公开记载的实施例，本领域技术人员能够合理地将其中的各实施例的精神和实质扩展到其他电机。

具体地，如图2所示，电机22通常可以包括转子部分和定子部分，定子部分可以位于转子部分的外部，其中定子部分可以包括定子铁心202和定子线圈200。定子线圈200可以均匀地布置在转子外缘的周围，定子线圈200可以采用扁铜线等绕制而成。转子部分可以包括转子铁心204、磁体槽206以及位于转子中心位置的转轴208。转子部分还包括插入到磁体槽206中的磁体。其中磁体可以采用多种永磁材料，可以包括但不限于铝镍钴(AlNiCo)、铁氧体、稀土钴、钕铁硼以及粘结永磁材料等。在设计中可以根据对气隙磁场的大小、规定的电机性能指标、磁性能的稳定性、机械性能、加工和装配的便利、经济成本等各种因素的要求对永磁材料进行选择。

下面针对磁体槽的结构特征进行描述。

根据本公开的一些实施例，转子可以包括转子铁心和磁体槽，该磁体槽可以包括中间部分和外侧部分，大体上沿转子铁心的切向布置在转子铁心上，其中该磁体槽的外侧部分的厚度可以大于中间部分的厚度。具体地，根据本公开的一些实施例，如图2所示，转子可以包括铁心204和沿转子圆周均匀或非均匀布置在铁心204中的多组磁体槽。在一个实施例中，磁体槽大体上沿铁心204的切向布置。每组磁体槽可以包括一个或多个磁体槽(图2中仅示出了一个)，磁体槽206可以包括中间部分212(以阴影示出)以及位于中间部分212外侧的外侧部分210。尽管附图2中示出了外侧部分210位于中间部分212两侧，然而，本公开并不仅限于此，外侧部分210可以仅仅位于中间部分212的一侧。磁体可以布置在转子的中间部分212(可以通过粘接剂、卡槽、紧固件等多种连接方式将磁体插入或嵌入到磁体槽)中。磁体槽206可以采用多种其它能够实现转子在电机中发挥的功能的结构和形状，可以包括但不限于整体形式的U形、分体形式的L形、一字形、V形等。

根据本公开的一个实施例，外侧部分210的厚度可以大于该中间部分212的厚度。如前文所述，磁体槽的中间部分212将容纳磁体，由此，外侧部分210将容纳空气。在电机运转时，上述布置可以起到增大磁阻转矩的作用，进而增大输出转矩。另一方面，由于外侧部分210中容纳的是空气，因此增大外侧部分210的厚度并不会额外地增加磁体的用量。也即，根据本公开的上述实施例在增加电机性能的同时并不会增加电机的制造成本，且更多的空气槽会降低铁心的质量，进一步提高功率/转矩质量密度。

如前文所述，根据本公开的一些实施例，每组磁体槽可以包括一个或多个磁体槽。图3示出了根据本公开的实施例的沿圆周布置在铁心中的以两个磁体槽为一组的多组磁体槽的示意图。具体来讲，如图3所示，多组磁体槽分别沿圆周布置在转子铁心300中。每组磁体槽可以包括第一磁体槽302和第二磁体槽304。在一个实施例中，第二磁体槽304例如可以相对于第一磁体槽302布置在转子铁心300的内侧。在一个实施例中，第一磁体槽302和第二磁体槽304可以具有大体上相同的对称轴线，该对称轴线可以大体上沿转子铁心300的径向方向，如图5中的垂直的虚线所示。其中，第一磁体槽302可以包括相对应的第一外侧部分306和第一中间部分308，而第二磁体槽304可以包括相对应的第二外侧部分310和第二中间部分312。本领域技术人员应当理解，尽管图3中示出了第一外侧部分306和第二外侧部分310分别位于第一中间部分308和第二中间部分312的两侧，然而外侧部分也可以仅位于中间部分的一侧(未示出)。如前文所述，只要外侧部分的厚度大于中间部分的厚度，就可以起到在不增大磁钢用量和成本的情况下增大磁阻转矩的作用。如图所示，两个磁体槽与转子外缘之间可以分别具有隔磁磁桥320和322。另外，图中的阴影部分表示布置在第一中间部分308和第二中间部分312中的磁体。

图4示出了根据本公开的实施例的、图3的一组磁体槽中沿径向排列的两个磁体槽的放大图。如图所示，第一外侧部分306的厚度可以用width1表示，第一中间部分308的厚度可以用mh1表示，类似地，第二外侧部分310的厚度可以用width2表示，第二中间部分312 的厚度可以用mh2表示。根据本公开的一些实施例，第一磁体槽302对应的外侧部分306的厚度可以大于中间部分308的厚度，即width1可以大于mh1；和/或第二磁体槽304对应的外侧部分310的厚度可以大于中间部分312的厚度，即width2可以大于mh2。如前文所述，通过这样的配置，能够起到增大磁阻转矩进而增大电机的输出转矩的效果，进一步提高功率/转矩质量密度。

根据一些实施例，在电机的转子的直径是140mm的情况下，width1和width2的范围可以是约2.8-约3.8mm。mh1和mh2的范围可以是约2.4-约3.4mm。在电机的转子的直径是170mm的情况下，width1和width2的范围可以是约3.4-约4.7mm。mh1和mh2的范围可以是约2.9-约4.2mm。上述数值范围仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他合适的数值。

另外，针对第一磁体槽和第二磁体槽，可以采用多种能够实现转子在电机中发挥的功能的结构和形状，可以包括但不限于整体形式的U形、分体形式的L形、一字形、V形等以及它们的任何组合。为了说明清楚而不是限制的目的，这里采用L形或U形的磁体槽作为示例。具体地，如图3所示，根据本公开的一些实施例，第一磁体槽302是U形磁体槽，第二磁体槽304可以包括一对L形磁体槽，该对磁体槽可以对称地布置，并且两者中间可以形成间隙314。该对磁体槽中的每个磁体槽可以包括相应的外侧部分和与该外侧部分相邻的邻接部分，例如，图中的外侧部分310和邻接部分316，所述的外侧部分和邻接部分大体上形成L形，这里所述的一对磁体槽中的每一个对应的邻接部分316构成了上面描述的第二磁体槽的中间部分312，其中外侧部分310的厚度大于邻接部分316的厚度。另外，L形的磁体槽可以具有背离转子中心的开口。在其他实施例中，本领域技术人员可以理解，该L形的磁体槽也可以具有朝向其他方向的开口。

根据本公开的另外一些实施例，第一磁体槽和第二磁体槽均可以包括中间存在间隙的一对L形磁体槽。根据另一些实施例，第一磁体槽和第二磁体槽均可以是U形磁体槽。根据另一些实施例，第一磁体槽可以包括上述的中间存在间隙的一对L形磁体槽，并且第二磁体槽可以是U形磁体槽。

更进一步地，图5示出了根据本公开的实施例的沿圆周布置在铁心中的以三个磁体槽为一组的多组磁体槽的示意图。图5所示的转子可以包括第一磁体槽502、相对于第一磁体槽502布置在转子铁心500内侧的第二磁体槽504以及相对于第二磁体槽504布置在转子铁心500内侧的第三磁体槽506。该第一磁体槽502、第二磁体槽504和第三磁体槽506可以具有大体上相同的沿径向方向的对称轴线，如图5中垂直的虚线所示。其中，第一磁体槽502可以包括对应的外侧部分510和中间部分512，第二磁体槽504可以包括对应的外侧部分514和中间部分516，第三磁体槽506可以包括对应的外侧部分518和中间部分520。该转子还可以包括布置在第一磁体槽502、第二磁体槽504和第三磁体槽506的中间部分中的磁体，如图5的阴影部分所示(可以通过粘接剂、卡槽、紧固件等多种连接方式将磁体插入或嵌入到磁体槽中)。

图6示出了根据本公开的实施例的、图5的一组磁体槽中沿径向排列的三个磁体槽的放大图。如图6所示，第一磁体槽502的外侧部分510的厚度可以用width1表示，第一磁体槽502的中间部分512的厚度可以用mh1表示，类似地，第二磁体槽504的外侧部分514的厚度可以用width2表示，第二磁体槽504的中间部分516的厚度可以用mh2表示；第三磁体槽506的外侧部分518的厚度可以用width3表示，第三磁体槽506的中间部分520的厚度可以用mh3表示。根据本公开的一些实施例，第一磁体槽502对应的外侧部分510的厚度可以大于中间部分512的厚度，即width1可以大于mh1；和/或第二磁体槽504对应的外侧部分514的厚度可以大于中间部分516的厚度，即width2大于mh2；和/或第三磁体槽506对应的外侧部分518的厚度可以大于中间部分520的厚度，即width3可以大于mh3。

根据本公开的一些实施例，如图5所示，第一磁体槽可以是U形磁体槽，第二磁体槽和第三磁体槽可以包括中间存在间隙的两个大体上L形的磁体槽。在这里对图5所示的实施例进行的描述仅仅是出于示例的目的，如前文所述，在一些实施例中，第一磁体槽、第二磁体槽和第三磁体槽可以被选择为U形和分体形式的L形之一。本领域技术人员还将会理解，针对第一磁体槽、第二磁体槽和第三磁体槽，可以采用多种能够实现转子在电机中发挥的功能的其它结构和形状，可以包括但不限于一字形、V形等以及它们的任何组合。

下面将进一步阐述根据本公开的转子的结构。永磁同步电机的定子上通常可以布置有三相对称绕组，转子上可以包括磁体来提供励磁，定子和转子之间可以通过气隙磁场发生电磁耦合关系，从而进行机械能和电能之间的转换。一般地，为了分析方便，可以将永磁同步电机在三相静止坐标系下的模型转换为转子同步旋转dq坐标系下的模型。图11示出了永磁同步电机三相静止坐标系、定子两相αβ静止坐标系和转子同步旋转dq坐标系之间的关系。如图11所示，I为定子电流合成矢量，i_d和i_q分别表示d轴等效电流和q轴等效电流。其中在定子两相静止坐标系中，α轴与三相静止坐标系的A相轴线重合，β轴超前α轴线90度电角度。在转子同步旋转dq坐标系中，将转子产生的磁场的N极中心轴线作为直轴(d轴)，将超前直轴90度电角度的位置作为交轴(q轴)。通常地，可以先将三相静止坐标系下的方程通过Clarke变换得到αβ两相静止坐标系下的方程，然后通过Park变换得到dq坐标系下的方程。从图11可以看出，Ea为电机的反电动势，Ea的方向与q轴方向相同，ψ为磁体的磁链，ψ的方向和d轴方向相同。

通过进行变换，可以得到d轴和q轴的等效电压U_d和U_q，如式1所示。

U_d＝Ri_d+L_di’_d-ωL_qi_q

U_q＝Ri_q+L_qi’_q+ω(L_di_d+ψ) (1)

其中，ω是转子的旋转电角速度，L_d和L_q分别是d轴和q轴电感，R是每相绕组的相电阻，i’_d和i’_q分别是i_d和i_q的时间导数。

进而采用保持幅值不变的3/2变换原则，可以得到永磁同步电机的电磁功率P_c，如式2所示。

P_c＝3/2(U_di_d+U_qi_q)＝3/2[ωψi_q+ω(L_d-L_q)i_di_q] (2)

永磁同步电机的电磁转矩是电机的电磁功率与机械角速度相除的结果，因此可以得到三相p对极的内置式永磁同步电机在dq坐标系下的输出转矩T，输出转矩T可以由两部分组成，一部分为永磁转矩3/2pψi_q，另一部分为磁阻转矩3/2p(L_d-L_q)i_di_q。

T＝3/2pψi_q+3/2p(L_d-L_q)i_di_q (3)

根据图2-图5所示的实施例，通过使得磁体槽的外侧部分的厚度大于中间部分的厚度，d轴磁阻被增大。由于可以近似地认为d轴磁阻与d轴电感L_d成反比，因此d轴电感L_d减小。在q轴电感变化不大的情况下可以使得L_d和L_q的差值增大，进而使得磁阻转矩T增大。进一步地，由于增加的是磁体槽中的空气隙的厚度，因此在没有增加磁体用量的情况下增大了电机的输出转矩。

下面针对转子外缘和磁体槽之间形成的隔磁磁桥的特征进行描述。在电机的设计中，为了不使电机中的磁体的漏磁系数过大而导致磁体材料利用率过低，通常采用一定的隔磁措施，例如，在磁体槽和转子外缘之间设置隔磁磁桥，如图2中的附图标记214所示。通过使隔磁磁桥部分的磁通达到饱和来起到限制漏磁的作用。隔磁磁桥的宽度越小，这部分的磁阻就会越大，越能够限制漏磁通。

根据本公开的一些实施例，转子包括在转子铁心上布置的至少两个磁体槽，包括第一磁体槽和相对于第一磁体槽布置在铁心内侧的第二磁体槽，其中第一磁体槽的一个末端与转子的外缘之间具有第一隔磁磁桥，第二磁体槽的临近第一隔磁磁桥的末端与转子的外缘之间具有第二隔磁磁桥，第一隔磁磁桥的宽度小于第二隔磁磁桥的宽度。

具体地，根据本公开的一些实施例，如图3所示，多组磁体槽可以沿圆周均匀或非均匀布置在转子铁心300中，针对每组磁体槽，可以包括第一磁体槽302和第二磁体槽304，第二磁体槽304可以相对于第一磁体槽302布置在转子铁心300的内侧。在一个实施例中，第一磁体槽302和第二磁体槽304可以具有大体上相同的沿径向方向的对称轴，如图3的垂直的虚线所示。另外，转子还可以包括布置在磁体槽中的磁体，如图中的阴影部分所示。如图所示，第一磁体槽302的位于对称轴一侧的末端与转子的外缘之间可以形成第一隔磁磁桥320，而第二磁体槽304的邻近第一隔磁磁桥320的末端与转子外缘之间可以形成第二隔磁磁桥322。根据本公开的实施例，第一隔磁磁桥320的宽度小于第二隔磁磁桥322的宽度。通过这样的布置，可以更有效地利用隔磁磁桥来承受应力作用，从而改善机械稳定性并且增大机械强度，用来平衡漏磁与转子机械强度的矛盾。

如作为放大图的图4所示，第一隔磁磁桥320的宽度用L31表示，第二隔磁磁桥322的宽度用L32表示，其中第一隔磁磁桥320的宽度可以小于第二隔磁磁桥322的宽度，即L31小于L32。

可选地或附加地，如图3所示，根据本公开的一些实施例，第一磁体槽302的位于对称轴另一侧的末端与转子的外缘之间可以具有第四隔磁磁桥324，第二磁体槽304的邻近第四隔磁磁桥324的末端与转子的外缘之间可以具有第五隔磁磁桥326。根据本公开的实施例，第四隔磁磁桥324的宽度小于第五隔磁磁桥326的宽度。

如作为放大图的图4所示，第四隔磁磁桥324的宽度可以用L33表示，第五隔磁磁桥326的宽度可以用L34表示，并且第四隔磁磁桥324的宽度小于第五隔磁磁桥326的宽度，即L33小于L34。进一步地，根据本公开的一些实施例，如图5所示，转子可以包括第一磁体槽502、相对于第一磁体槽502布置在转子铁心500内侧的第二磁体槽504以及相对于第二磁体槽504布置在转子铁心500内侧的第三磁体槽506。在一个实施例中，第一磁体槽502、第二磁体槽504和第三磁体槽506可以具有大体上相同的沿径向方向的对称轴，如图5中的垂直虚线所示。其中，第一磁体槽502的位于该对称轴一侧的末端与转子的外缘之间可以形成第一隔磁磁桥526，第二磁体槽504的邻近第一隔磁磁桥526的末端与转子外缘之间可以形成第二隔磁磁桥528，而第三磁体槽506的邻近第二隔磁磁桥528的末端与转子外缘之间可以具有第三隔磁磁桥530。第一隔磁磁桥526的宽度小于第二隔磁磁桥528的宽度，并且第二隔磁磁桥528的宽度小于第三隔磁磁桥530的宽度。

如作为放大图的图6所示，第一隔磁磁桥526的宽度可以用L51表示，第二隔磁磁桥528的宽度可以用L52表示，第三隔磁磁桥530的宽度可以用L53表示。其中第一隔磁磁桥526的宽度小于第二隔磁磁桥528的宽度，即L51小于L52。另外，第二隔磁磁桥528的宽度小于第三隔磁磁桥530的宽度，即L52可以小于L53。

另外，根据本公开的一些实施例，如图3所示，第一磁体槽可以是U形磁体槽，第二磁体槽可以包括中间存在间隙的两个大体上L形的磁体槽，在这里对图3所示的实施例进行的描述仅仅是出于示例的目的。针对第一磁体槽、第二磁体槽，可以采用多种其它能够实现转子在电机中发挥的功能的结构和形状，可以包括但不限于整体形式的U形、分体形式的L形、一字形、V形等以及它们的任何组合。

可选地或附加地，转到图5和图6，第一磁体槽502的位于对称轴另一侧的末端与转子的外缘之间可以形成第四隔磁磁桥532，第二磁体槽504的邻近隔磁磁桥532的末端与转子的外缘之间可以形成第五隔磁磁桥534，第五隔磁磁桥534可以邻近第四隔磁磁桥532布置，并且第四隔磁磁桥532的宽度可以小于第五隔磁磁桥534的宽度。另外，第三磁体槽506的邻近隔磁磁桥534的末端与转子的外缘之间可以形成第六隔磁磁桥536，第六隔磁磁桥536可以邻近第五隔磁磁桥534布置，其中第五隔磁磁桥534的宽度可以小于第六隔磁磁桥536的宽度。

如作为放大图的图6所示，第四隔磁磁桥532的宽度可以用L54表示，第五隔磁磁桥534的宽度可以用L55表示，第六隔磁磁桥536的宽度可以用L56表示。其中第四隔磁磁桥532的宽度可以小于第五隔磁磁桥534的宽度，即L54可以小于L55。另外，第五隔磁磁桥534的宽度可以小于第六隔磁磁桥536的宽度，即L55可以小于L56。

根据本公开的一些实施例，如图5所示，在实际的转子制造中，第一隔磁磁桥526的宽度范围可以是约0.8-约1.4mm，第二隔磁磁桥528的宽度范围可以是约1.0-约1.6mm，并且第三隔磁磁桥530的宽度范围可以是约1.2-约1.8mm。类似地，第四隔磁磁桥532的宽度范围可以是约0.8-约1.4mm，第五隔磁磁桥534的宽度范围可以是约1.0-约1.6mm，并且第六隔磁磁桥536的宽度范围可以是约1.2-约1.8mm。上述数值范围仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他合适的数值。

根据本公开的一些实施例，如图5所示，第一磁体槽可以是U形磁体槽，第二磁体槽和第三磁体槽可以包括中间存在间隙的两个大体上L形的磁体槽，在这里对图5所示的实施例进行的描述仅仅是出于示例的目的。针对第一磁体槽、第二磁体槽和第三磁体槽，可以采用多种其它能够实现转子在电机中发挥的功能的结构和形状，可以包括但不限于整体形式的U形、分体形式的L形、一字形、V形等以及它们的任何组合。

另外，U形的磁体槽可以具有背离转子中心的开口，本领域技术人员理解，此处的开口方向仅为示意性的，该U形的磁体槽也可以具有朝向其他方向的开口。L形的磁体槽可以具有背离转子中心的开口，本领域技术人员理解，此处的开口方向仅为示意性的，该L形的磁体槽也可以具有朝向其他方向的开口。

图7示出了根据本公开的实施例的、一组磁体槽中沿径向排列的三个磁体槽的另一示例的放大图。根据本公开的一些实施例，如图7所示，转子可以包括沿径向方向由外到内依次排列的第一磁体槽、第二磁体槽和第三磁体槽，第一磁体槽和第二磁体槽可以是U形磁体槽，第三磁体槽可以包括两个中间存在间隙的大体上L形的磁体槽。其中第一磁体槽与转子外缘之间可以形成宽度为L1的第一隔磁磁桥，第二磁体槽与转子外缘之间可以形成宽度为L2的第二隔磁磁桥，第三磁体槽与转子外缘之间可以形成宽度为L3的第三隔磁磁桥，并且第一隔磁磁桥的宽度L1可以小于第三隔磁磁桥的宽度L3，并且第三隔磁磁桥的宽度L3可以小于第二隔磁磁桥的宽度L2。

根据本公开的一些实施例，转子可以包括转子铁心以及在转子铁心上从外向内排列的多个磁体槽，每个磁体槽的两端可以分别与转子铁心的边缘形成两个隔磁磁桥，其中磁体槽越远离转子的中心，该磁体槽对应的隔磁磁桥的宽度可以越小。具体地，以图3和图4为例进行说明，隔磁磁桥320的宽度L31可以小于隔磁磁桥322的宽度L32，隔磁磁桥324的宽度L33可以小于隔磁磁桥326的宽度L34。另外，以图5和图6为例，隔磁磁桥526的宽度L51可以小于隔磁磁桥528的宽度L52，隔磁磁桥528的宽度L52可以小于隔磁磁桥530的宽度L53。隔磁磁桥532的宽度L54可以小于隔磁磁桥534的宽度L55，隔磁磁桥534的宽度L55可以小于隔磁磁桥536的宽度L56。

下面针对一对磁体槽之间的间隙进行描述。

根据本公开的一些实施例，转子可以包括转子铁心以及在转子铁心中大体上沿铁心切向方向的至少两个磁体槽，包括第一磁体槽和相对于第一磁体槽布置在转子铁心内侧的第二磁体槽，其中第一磁体槽可以包括中间存在第一间隙的两个磁体槽，第二磁体槽可以包括中间存在第二间隙的两个磁体槽，第一间隙可以小于第二间隙。图8示出了根据本公开的实施例的、中间具有间隙的两个磁体槽的示例。

具体地，如图8所示，转子包括铁心800、布置铁心中的第一磁体槽802以及相对于第一磁体槽802布置在铁心800内侧的第二磁体槽804。在一个实施例中，第一磁体槽802和第二磁体槽804可以具有大体上相同的沿径向方向的对称轴。在一个实施例中，第一磁体槽802可以包括形成第一磁体槽对的磁体槽806和磁体槽808。磁体槽806可以包括外侧部分840和与外侧部分840相邻的邻接部分810，该外侧部分840和邻接部分810可以大体上形成L形。磁体槽808也可以包括大体上形成L形的外侧部分842和与外侧部分相邻的邻接部分812。在邻接部分810和邻接部分812之间可以形成第一间隙814。类似地，第二磁体槽804可以包括形成第二磁体槽对的磁体槽816和磁体槽818。磁体槽816可以包括大体上形成L形的外侧部分844和与外侧部分相邻的邻接部分820。磁体槽818也可以包括大体上形成L形的外侧部分846和与外侧部分相邻的邻接部分822。在邻接部分820 和邻接部分822之间可以形成第二间隙824。根据本公开的实施例，第一间隙814的长度可以小于该第二间隙824的长度。通过这种布置，可以更有效地利用上述的间隙来承受应力作用，从而改善了机械稳定性并且增大了转子的机械强度，且最大程度减少漏磁，提高电机性能。

进一步地，图9示出了根据本公开的实施例的、图8的一组磁体槽中沿径向排列的两个磁体槽的放大图。其中第一间隙814的长度用d1表示，第二间隙824的长度用d2表示，并且第一间隙814的长度d1小于第二间隙824的长度d2。在转子的实际制造中，该第一间隙814的长度范围可以是约0.8-约1.4mm，该第二间隙824的长度范围可以是约1.0-约1.6mm。上述数值范围仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他合适的数值。

另外，上述的L形的磁体槽可以具有背离转子中心的开口，然而本领域技术人员应当理解，上述L形的磁体槽也可以具有朝向其他方向的开口。

此外，根据本公开的一些实施例，该转子还可以包括布置在第一磁体槽的邻接部分810、812以及第二磁体槽的邻接部分820、822中的磁体(可以通过粘接剂、卡槽、紧固件等多种连接方式将磁体插入或嵌入到磁体槽中)，如图8的阴影部分所示。

根据本公开的一些实施例，如图8所示，第一磁体槽802与转子铁心800的外缘之间还可以形成隔磁磁桥826，第二磁体槽804与转子铁心800的外缘之间还可以形成隔磁磁桥828。在对称轴的另一侧可以类似地形成隔磁磁桥，在此不再赘述。

尽管结合图8描述了磁体槽之间的间隙，然而，本领域技术人员可以理解的是，本公开的实施例公开了在铁心上从外向内排列的大体上沿所述铁心切向的多个磁体槽中，磁体槽越远离转子的中心，则该磁体槽具有的间隙越小的实施例。例如，在一些实施例中，多个磁体槽中的一部分可以不具有间隙。例如如图5所示，位于最远离转子中心的磁体槽502形成为整体的近似U型，其中并不具有间隙。而磁体槽504和506中具有间隙522和524。根据本实施例，上述间隙应当满足间隙522的长度小于间隙524的长度。

本领域技术人员可以理解，尽管并未示出，图5所示的实施例也可以包括例如磁体槽502具有间隙，磁体槽504不具有间隙，而磁体槽506具有间隙的情形。在该情况下，根据本公开，间隙仍然满足磁体槽越远离转子的中心，该磁体槽具有的间隙越小。也即，磁体槽502的间隙小于磁体槽506的间隙。通过上述结构，可以提高转子的机械强度并改善转子的机械稳定性。

在本实施例中，磁体槽的形状可以具有多种合理的其它选择。例如，在图5和图8所示的实施例中，尽管具有间隙的磁体槽504、506的外侧部分和相邻部分大体上构成L型，然而它们都可以具有其它合理的形状，例如一字型或者V型等。又例如，附图5中所示的不具备间隙的磁体槽502为大体上U型，然而，其也可以是一字形、V形以及多种其他适当的形状。此外，在图8所示的实施例中，第一磁体槽802对应的第一部分806和第二部分808大体上可以是L形，可选地或附加地，第二磁体槽804对应的第一部分816和第二部分818大体上可以是L形。然而，根据本公开，它们都可以具有其它合理的形状。

下面针对磁体之间的铁心的厚度特征进行描述。

根据本公开的一些实施例，转子可以包括铁心以及在所述铁心中沿径向排列的沿铁心切向方向的至少三个磁体，所述至少三个磁体被布置在所述铁心中的预定位置处，所述磁体包括沿铁心径向方向从外向内排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体，所述第二磁体的厚度被调节以使得在磁阻转矩不减小的情况下增大在磁体之间的铁心的厚度。

根据本公开的一些实施例，如图5所示，转子可以包括从外向内布置在铁心500中的第一磁体512、第二磁体516以及第三磁体520。第一磁体512、第二磁体516和第三磁体520放置在铁心中的预定位置处。第一磁体512、第二磁体516和第三磁体520可以具有大体上相同的沿径向方向的对称轴，如图5的垂直方向的虚线所示。第一磁体512、第二磁体516和第三磁体520可以分别布置在第一磁体槽502、第二磁体槽504和第三磁体槽506的中间部分中。在一些实施例中，结合图5和图6，第一磁体512的厚度即为第一磁体槽502的中间部分的厚度mh1，第二磁体516的厚度即为第二磁体槽504的中间部分的厚度mh2，第三磁体520的厚度即为第三磁体槽506的中间部分的厚度mh3。在这种配置下，可以通过减小第二磁体516的厚度mh2，来增大处于磁体之间的相应铁心部分的厚度。这可以例如减少三层磁钢之间铁心的饱和效应，提高电机转矩。可以通过有限元分析计算，得出mh2厚度的最优解。例如，在一个实施例中，可以通过不明显改变第一磁体512的厚度mh1和第三磁体520的厚度mh3、仅仅减小第二磁体516的厚度mh2来达到增大转矩的效果。也即，第二磁体516的厚度mh2小于第一磁体512的厚度mh1，并且小于第三磁体520的厚度mh3。

另外，在本公开的一些实施例中，第一磁体槽502可以是U形磁体槽，第二磁体槽504可以包括两个中间存在间隙522的大体上L形的磁体槽，而第三磁体槽506可以包括两个中间存在间隙524的大体上L形的磁体槽。上述磁体槽的形状可以采用多种其它能够实现转子在电机中发挥的功能的结构和形状，可以包括但不限于整体形式的U形、分体形式的L形、一字形、V形等以及它们的任何组合。

另外，第二磁体槽和第三磁体槽中的L形磁体槽可以具有背离转子中心的开口，如前文所述，本领域技术人员理解，这里的L形磁体槽也可以具有多种其它方向的开口。

根据图3-图6所示的实施例，结合上述式(3)对输出转矩T的说明，通过调节第二磁体的厚度以增大在固定位置的磁体之间的铁心的厚度可以减小三层磁钢间磁场的饱和效应，减小磁阻，提高转矩。由此，根据本公开的实施例，可以实现在减小磁体用量的情况下增大电机的输出转矩，从而减少制造成本。

根据一个实施例，在电机转子的直径为约140mm的情况下，第一磁体512的厚度mh1的范围为约2.5-约3.5mm、第二磁体516的厚度mh2的范围为约2.2-约3.2mm、第三磁体520的厚度mh3的范围为约2.5-约3.5mm。在电机转子的直径为约170mm的情况下，第一磁体512的厚度mh1的范围为约3.0-约4.3mm、第二磁体516的厚度mh2的范围为约2.7-约3.9mm、第三磁体520的厚度mh3的范围为约3.0-约4.3mm。上述数值范围仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他合适的数值。

根据本公开的一些实施例，图12示出了第二磁体的厚度mh2的变化与磁阻转矩之间的对应关系。结合图12和图5所示，电机转子的直径为约140mm，此时，第一磁体512、第二磁体516和第三磁体520被放置在铁心中的预定位置处。具体地，第一磁体512与转子外缘之间的距离为约3.2mm，并且第一磁体512和第二磁体516之间的铁心部分538的厚度为约4.6mm，第二磁体516和第三磁体520之间的铁心部分540的厚度为约4.9mm。第一磁体512的厚度mh1为约3.0mm，第三磁体520的厚度mh3为约3.0mm，并且第二磁体516的厚度mh2为约3.0mm。在这种布置下，调节第二磁体516的厚度mh2使其从3.0mm减小到1.6mm。如图12所示，在mh2从3.0mm变化到2.4mm的范围内，磁阻转矩随mh2的减小逐渐增大。而当mh2超过2.4mm时，磁阻转矩随着mh2的减小逐渐减小。因此，根据本公开的实施例，可以在磁阻转矩不减小的前提下在一定范围内减小第二磁体516的厚度mh2(例如，在3.0mm-2.4mm的范围中选择mh2)，从而可以达到增大磁阻转矩的效果。由于减小了磁体的厚度，因此还可以减小磁体用量从而降低制造成本。

尽管此处结合了具体的数值范围来说明了本实施例的效果，然而本领域技术人员应当理解，上述数值仅仅是示例性的而并不意在限制本公开。结合本公开的精神和教导，本领域技术人员可以合理地确定适用于其他场合的对应尺寸。

下面针对磁体的其他结构特征进行描述。

根据本公开的实施例，转子可以包括铁心以及在铁心中从外向内排列的大体上沿铁心切向的第一磁体、第二磁体和第三磁体，其中第一磁体的两个最外侧端部与铁心中心的连线可以形成第一夹角，第二磁体的两个最外侧端部与铁心中心的连线可以形成第二夹角，以及第三磁体的两个最外侧端部与铁心中心的连线可以形成第三夹角，所述第一夹角小于所述第二夹角，所述第二夹角小于所述第三夹角。

根据本公开的一些实施例，转子可以包括铁心以及在铁心中从外向内排列的大体上沿铁心切向的第一磁体、第二磁体对和第三磁体对，其中所述第二磁体对的两个磁体彼此形成第一磁体角，所述第三磁体对的两个磁体彼此形成第二磁体角，所述第二磁体角小于所述第一磁体角，所述第一磁体角小于180°。

图10示出了根据本公开的实施例的、布置在磁体槽中的磁体的两个最外侧端部与铁心中心的连线形成的夹角以及磁体对的磁体角的示意图。具体地，根据本公开的实施例，如图10所示，转子可以包括转子铁心1000、布置在转子铁心1000上的第一磁体1010、相对于第一磁体1010布置在转子铁心1000内侧的第二磁体1012以及相对于第二磁体1012布置在转子铁心1000内侧的第三磁体1018。三个磁体可以分别沿铁心1000的切向方向延伸布置。第一磁体1010、第二磁体1012和第三磁体1018可以具有大体上相同的沿铁心径向方向的对称轴，如图10中的垂直虚线所示。其中第一磁体1010可以布置在第一磁体槽1002中，第二磁体1012可以布置在第二磁体槽1004中，第三磁体1018可以布置在第三磁体槽1006中。第一磁体1010、第二磁体1012和第三磁体1018的两个最外侧端部与铁心中心1008的连线可以分别形成第一夹角α1、第二夹角α2和第三夹角α3，如图10所示。第一夹角α1小于第二夹角α2，第二夹角α2小于第三夹角α3。通过这样的配置，可以更加优化叠加而成的磁场波形，使转子产生的磁场更接近正弦波，减少磁场的谐波含量。

根据本公开的一些实施例，进一步说明选取磁体两个最外侧端部和铁心中心的连线的夹角的方法。图13示出了各个磁体所产生的磁势叠加形成正弦波形的示意图。可以通过正弦波形的关系来推导出合适的α1、α2和α3的取值。具体地，正弦波形上的点具有y＝cos(x/τ*π)的关系，其中τ是常数，y是波形上的点与波形水平轴线之间的垂直距离，x是波形上的点到波形对称轴的水平距离。例如，如图13所示，图10中的第一磁体1010到转子中心的垂直距离为y1，第一磁体1010的一个末端A与第一磁体的对称轴线之间的水平距离为x1，有x1＝τ/π*arcos(y1)，进而得到图10中的第一夹角α1＝2*β1＝2*arctg(x1/y1)，其中β1为第一磁体1010的该末端与转子中心的连线与第一磁体对称轴之间的夹角。类似地，针对图10中的第二磁体1012，可以有x2＝τ/π*arcos(y2)，其中图10中的第二磁体1012到转子中心的垂直距离为y2，第二磁体1012的一个末端与第二磁体的对称轴线之间的水平距离为x2。图10中的第二夹角α2＝2*β2＝2*arctg(x2/y2)，其中β2为第二磁体1012的该末端与转子中心的连线与第二磁体对称轴之间的夹角。针对图10中的第三磁体1018，可以有x3＝τ/π*arcos(y3)，其中图10中的第三磁体1018到转子中心的垂直距离为y3，第三磁体1018的一个末端与第三磁体的对称轴线之间的水平距离为x3，图10中的第三夹角α3＝2*β3＝2*arctg(x3/y3)，其中β3为第三磁体1018的该末端与转子中心的连线与第三磁体对称轴之间的夹角。在已知上述x1、y1、x2、y2、x3、y3各尺寸参数的情况下，可以得到第一夹角α1、第二夹角α2和第三夹角α3的值。类似地，该选取方法也可以适用于一组磁体中布置有多于三个的磁体的转子。

另外，还可以通过参数优化来求得合适的α1、α2和α3的取值。例如，设定β1为第一变量，β2＝β1+Δβ1，β3＝β2+Δβ2，进行参数化求解，从而得到使磁场叠加为接近正弦波形所对应的优选的β1、β2、β3的值，从而得到第一夹角α1、第二夹角α2和第三夹角α3的值。类似地，该选取方法也可以适用于一组磁体中布置有多于三个的磁体的转子。

在实际的转子制造中，第一夹角α1的范围可以是约10-13度，第二夹角α2的范围可以是约20-25度，并且第三夹角的范围可以是约30-36度。上述数值范围仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他合适的数值。

根据本公开的一些实施例，如图10所示，第一磁体1010可以是作为整块的磁体。第二磁体1012可以是包括磁体1014和磁体1016的磁体对。第三磁体1018可以是包括磁体1020和磁体1022的磁体对。其中，针对第一磁体1012中的磁体对，磁体1014和磁体1016可以形成第一磁体角θ1。针对第三磁体1018的磁体对，磁体1020和磁体1022可以形成第二磁体角θ2，并且θ1小于180度，θ2小于θ1。通过这样的布置，可以进一步地改善磁场的波形，提高聚磁效果，进而提高电机的性能。

根据本公开的一些实施例，进一步说明通过磁体角的设置来改善磁场波形的效果。图14示出了不同的气隙中心线的角度位移对应的气隙磁密。在图14中，横坐标表示气隙中心线的角度位移0-360度。图15示出了气隙磁密与气隙磁密谐波阶次之间的关系。本领域技术人员应当理解的是，通常可以采用气隙磁密谐波畸变率Δε来反映磁场波形的优劣。气隙磁密谐波畸变率其中B_δi代表第i谐波阶次对应的气隙磁密。在各谐波阶次对应的气隙磁密中B_δ1最大，畸变率为其他谐波阶次的气隙磁密的总和与第1谐波阶次的气隙磁密的比值。该畸变率Δε越小表示磁场波形越好。

当图10所示的第一磁体角θ1＝180度并且第二磁体角θ2＝180度时，畸变率Δε为44.5％。当第一磁体角θ1＝170度并且第二磁体角θ2＝160度时，畸变率Δε为40.2％。也就是说，在第二磁体角θ2小于第一磁体角θ1的情况下磁场波形得到改善，从而提高了电机的运行性能。

根据本公开的一些实施例，第一磁体角的角度范围可以是约160°-约175°，所述第二磁体角的范围可以是约150°-约165°。上述数值范围仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他合适的数值。

另外，根据本公开的一些实施例，作为磁体对的第二磁体1012中的磁体1014和磁体1016之间可以具有第一间隙1024，作为磁体对的第三磁体1018的磁体1020和磁体1022之间可以具有第二间隙1026，并且第一间隙1024的长度可以小于第二间隙1026的长度。

为了避免模糊本公开的主旨，已经结合附图分别讲述了本公开的对于电机各个方面的改进，然而，本领域技术人员应当理解，本公开所记载的这些方面的改进可以自由地组合。例如，如图3所示，所示的转子可以同时具有依据本公开所给出的新颖的隔磁磁桥特征以及磁体槽的外侧部分比中间部分宽的特征。又例如，如图5、10所示，根据本公开的转子可以同时具有图10所示的α、θ角度的特征以及图5所示的多个磁体厚度不均匀的特征。为了避免重复，本公开没有穷尽这些改进的所有组合方式，然而，本领域技术人员应当理解，这些组合是清楚且合理的，并且完全被包括在本公开的范围之内。

以上已经描述了本公开的各种实施例，但是上述说明仅仅是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各种实施例。在不背离所说明的各种实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变化是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各种实施例的原理、实际应用或对市场技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文公开的各种实施例。