專利名稱：用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電機(jī)及與其相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
本節(jié)陳述只是提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息。因此，這些陳述不意圖構(gòu)成對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。已知的電機(jī)包括永磁電機(jī)。永磁電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例包括多相內(nèi)置永磁(IPM)電機(jī)，其具有環(huán)形定子，轉(zhuǎn)子插入該定子內(nèi)。該定子包括環(huán)形定子鐵心和多個(gè)電繞組。該定子鐵心包括多個(gè)徑向向內(nèi)突出齒，這些齒平行于電機(jī)的縱軸并且限定出定子的內(nèi)圓周。鄰近的徑向向內(nèi)突出齒形成徑向取向槽。電繞組由合適的導(dǎo)電材料例如銅或鋁的線束制造而成，并且織成或以其它方式布置成線圈組，插入齒之間的徑向取向槽中。電繞組以環(huán)形形式圍·著定子鐵心的圓周電串聯(lián)地布置，每個(gè)電繞組與電機(jī)的單相相關(guān)。電繞組的每個(gè)線圈組提供機(jī)器操作的單相的單極?；谟糜陔姍C(jī)的電線繞組的相和極的數(shù)量確定定子鐵心中的徑向取向槽的數(shù)量。因此，三相二極電機(jī)具有配置成六個(gè)線圈組的電繞組，具有配置成六個(gè)槽或六個(gè)的倍數(shù)的槽數(shù)的線圈組。經(jīng)過電繞組的電流用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)子以在轉(zhuǎn)子軸上感應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。已知的用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括連在限定出旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵心。已知的轉(zhuǎn)子具有圍繞接近轉(zhuǎn)子鐵心的外表面的圓周安置的多個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵縱向地對(duì)齊旋轉(zhuǎn)軸線。定子的齒與轉(zhuǎn)子的外表面之間的氣隙是電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)并且是適應(yīng)制造公差、易于裝配以及處理其它已知因素所必需的。優(yōu)選為使氣隙最小，因?yàn)?，增大的氣隙與減小的磁通量和伴隨的降低的輸出轉(zhuǎn)矩相互關(guān)聯(lián)。當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，磁場(chǎng)感應(yīng)而成并且作用于轉(zhuǎn)子磁鐵以在轉(zhuǎn)子軸上感應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩以克服支承摩擦和軸上的任何感應(yīng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子使軸旋轉(zhuǎn)。操作時(shí)，包括轉(zhuǎn)矩波動(dòng)在內(nèi)的機(jī)器轉(zhuǎn)矩輸出的不連續(xù)與氣隙的大小相關(guān)聯(lián)。氣隙和機(jī)器轉(zhuǎn)矩輸出的相關(guān)聯(lián)的不連續(xù)影響最大機(jī)器轉(zhuǎn)矩輸出并且影響電機(jī)的噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度性能。永磁電機(jī)的已知的設(shè)計(jì)因素包括與磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、熱力學(xué)、電子學(xué)、聲學(xué)和材料科學(xué)相關(guān)的因素。性能需求、封裝約束和成本施加了影響設(shè)計(jì)特點(diǎn)的約束。性能要求包括最大機(jī)器轉(zhuǎn)矩輸出和最大旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)以及齒槽轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和齒槽轉(zhuǎn)矩影響電機(jī)的噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度性能。已知的永磁電機(jī)具有歸因于永磁體的磁通分布和相對(duì)于轉(zhuǎn)子角位置的非正弦的電樞磁動(dòng)勢(shì)。非正弦的磁通分布引入轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)反映為速度波動(dòng)、噪聲和振動(dòng)。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)惡化永磁電機(jī)的性能并且優(yōu)選為使之最小化。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響包括效率、可聽噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度在內(nèi)的性能。在不同的操作點(diǎn)，對(duì)性能的影響不同，也就是，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)響應(yīng)于不同速度和轉(zhuǎn)矩輸出下的操作而變化。已知的減少或最小化轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的策略包括，使轉(zhuǎn)子中的磁體的位置傾斜以最小化轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、調(diào)整定子和/或轉(zhuǎn)子的特殊設(shè)計(jì)特點(diǎn)以在單個(gè)操作點(diǎn)獲得最小的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)或獲得最大的機(jī)器轉(zhuǎn)矩輸出以及執(zhí)行控制策略以產(chǎn)生通過定子電流的反轉(zhuǎn)矩分量。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括旋轉(zhuǎn)軸線、外表面和垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面，該外表面的非圓形輪廓由圍繞該旋轉(zhuǎn)軸線有角度分布的多個(gè)半徑限定出。本發(fā)明還提供了以下方案
1. 一種用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括
旋轉(zhuǎn)軸線；
外表面；和
垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面，橫截面具有的所述外表面的非圓形輪廓由圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線有角度分布的多個(gè)半徑限定出。2.如方案I所述的轉(zhuǎn)子，進(jìn)一步地包括沿周向分布在所述外表面附近的多個(gè)縱向開口，其中，每個(gè)縱向開口包括在其中的永磁體。3.如方案I所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述外表面沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線縱向地連續(xù)。4.如方案I所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述外表面的所述輪廓對(duì)在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間把至少一個(gè)諧波頻率注入所述轉(zhuǎn)子的所述外表面與所述永磁電機(jī)的定子之間的氣隙中有作用。5.如方案I所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述多個(gè)半徑包括按照下列關(guān)系式確定的長(zhǎng)度
權(quán)利要求
1.一種用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括 旋轉(zhuǎn)軸線； 外表面；和 垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面，橫截面具有的所述外表面的非圓形輪廓由圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線有角度分布的多個(gè)半徑限定出。
2.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，進(jìn)一步地包括沿周向分布在所述外表面附近的多個(gè)縱向開口，其中，每個(gè)縱向開口包括在其中的永磁體。
3.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述外表面沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線縱向地連續(xù)。
4.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述外表面的所述輪廓對(duì)在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間把至少一個(gè)諧波頻率注入所述轉(zhuǎn)子的所述外表面與所述永磁電機(jī)的定子之間的氣隙中有作用。
5.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述多個(gè)半徑包括按照下列關(guān)系式確定的長(zhǎng)度
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子，其中，確定所述長(zhǎng)度以在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間把至少一個(gè)諧波頻率注入所述轉(zhuǎn)子的所述外表面與所述永磁電機(jī)的定子之間的氣隙中，這在所述永磁電機(jī)的操作點(diǎn)的范圍內(nèi)獲得最小的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
7.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述至少一個(gè)諧波頻率對(duì)在所述永磁電機(jī)的操作點(diǎn)的范圍內(nèi)最小化轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有作用。
8.—種永磁電機(jī),包括 定子; 布置在所述定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子； 所述轉(zhuǎn)子包括 多個(gè)永磁體，旋轉(zhuǎn)軸線，外表面，和 垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面，橫截面具有的所述外表面的非圓形輪廓由圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線有角度分布的多個(gè)半徑限定出；所述定子與所述外表面之間的氣隙，該氣隙隨著所述外表面的所述輪廓而變，方式為對(duì)在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間把至少一個(gè)諧波頻率注入所述氣隙中有作用。
9.如權(quán)利要求8所述的永磁電機(jī)，其中，所述外表面沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線縱向地連續(xù)。
10.一種用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括 多個(gè)永磁體； 旋轉(zhuǎn)軸線； 外表面；和 垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面，橫截面具有的所述外表面的非圓形輪廓由圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線有角度分布的多個(gè)半徑限定出； 其中，所述多個(gè)半徑包括按照下列關(guān)系式確定的長(zhǎng)度
全文摘要
本發(fā)明涉及用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子。具體地，一種用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括旋轉(zhuǎn)軸線、外表面和垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面，該外表面的非圓形輪廓由圍繞該旋轉(zhuǎn)軸線有角度分布的多個(gè)半徑限定出。
文檔編號(hào)H02K1/22GK102891551SQ201210250360
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者X.周, S.祖爾科維奇, Q.牛, K.M.拉曼, X.韓, J.C.摩根特 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司