[发明专利]用于具有不对称转子磁体的永磁电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及例如为电动机的磁装置，更具体地涉及内置式永 磁电机。

背景技术

内置式永磁(IPM)电机由于其理想的特性，即良好的扭矩密度、 良好的整体效率、良好的恒定功率范围等而受到燃料电池和混合动力 电动车辆操作的青睐。在诸如感应电机、开关磁阻电机或同步磁阻电 机之类的其它电机中，源所供应的定子电流产生转子场，与这些电机 不同，永磁电机中的转子场是借助其结构而获得的。因此，与其它此 类电机相比，永磁电机展现了优异的效率。

然而，与表面式永磁电机一样，内置式永磁电机为下述事实所累： 即使在不向该电机提供动力时也会存在永磁场，导致了由转子的旋转 永磁场引起的损失。而且，这样的结构遭受了波动和齿槽扭矩，其具 有两个主要来源。第一个来源是绕组谐波，多数绕组谐波是从五次和 七次绕组空间谐波产生的六次谐波。这些绕组谐波可通过缩短绕组节 距而降低。例如，对于每极六槽的设计，可使绕组节距缩短一个槽(1/6 短节距)。

扭矩波动的第二个也是最显著的来源是由于将磁体埋置在转子内 引起的开槽效应(slotting effect)。转子槽与定子槽(绕组槽)之间的 相互作用产生显著的扭矩波动。最小化该效应的一种方法是使转子或 定子偏斜，这引起一定程度的平均，从而有效地消除大量扭矩波动和 齿槽效应。在工业中所述偏斜方法广泛公知，并以常规方式执行来降 低齿槽效应和波动扭矩。然而，该方法降低了电机扭矩并增加了制造 复杂性和制造成本。

发明内容

因此，期望提供一种改进的、可制造的、降低了齿槽效应和扭矩 波动的内置式永磁电机。

根据本发明的第一方面，提供一种内置式永磁电机，其包括：定 子；配置成与所述定子磁性地相互作用的转子，所述转子具有外表面 和由相应磁极轴线限定的多个磁极；设置在所述转子内的多个转子屏 障(rotor barrier)；以及布置在所述转子内的多个永磁体，使得所 述磁体相对于所述磁极轴线不对称配置。

优选地，在所述内置式永磁电机中，各磁极内的所述磁体具有基 本相同的尺寸和形状，但是相对于所述磁极轴线不对称地隔开。

优选地，在所述内置式永磁电机中，各磁极内的所述磁体具有不 同尺寸。

优选地，在所述内置式永磁电机中，各磁极内的所述磁体具有不 同形状。

优选地，在所述内置式永磁电机中，所述多个磁极包括第一磁极 和第二磁极，并且所述第一磁极内的磁体与所述第二磁极内的磁体具 有不同的配置。

优选地，在所述内置式永磁电机中，所述多个磁体成对地配置， 限定朝向所述转子外表面的凹角。

优选地，在所述内置式永磁电机中，所述多个磁体为铁磁体。

根据本发明的第二方面，提供一种制造内置式永磁电机的方法， 包括：提供定子；提供转子，所述转子配置成与所述定子磁性地相互 作用，所述转子具有外表面和多个磁极；在所述转子内形成多个转子 屏障；在所述转子内放置多个永磁体，使得所述转子屏障相对于其相 应的磁极轴线是不对称的。

优选地，在所述方法中，各磁极内的所述磁体具有基本相同的尺 寸和形状，但是相对于所述磁极轴线不对称地隔开。

优选地，在所述方法中，各磁极内的所述磁体具有不同尺寸。

优选地，在所述方法中，各磁极内的所述磁体具有不同形状。

优选地，在所述方法中，所述多个磁极包括第一磁极和第二磁极， 并且所述第一磁极内的磁体与所述第二磁极内的磁体具有不同的配 置。

优选地，在所述方法中，所述多个磁体成对地配置，限定朝向所 述转子外表面的凹角。

优选地，在所述方法中，所述多个磁体为铁磁体。

根据本发明的第三方面，提供一种与混合动力电动车辆一同使用 形式的牵引电动机，所述牵引电动机包括：定子；配置成与所述定子 磁性地相互作用的转子，所述转子具有外表面和由相应磁极轴线限定 的多个磁极；设置在所述转子内的多个转子屏障；以及布置在所述转 子内的多个永磁体，使得所述磁体配置成产生转子屏障不对称性。

优选地，在所述牵引电动机中，各磁极内的所述磁体具有基本相 同的尺寸和形状，但是相对于所述磁极轴线不对称地隔开。

优选地，在所述牵引电动机中，各磁极内的所述磁体具有不同尺 寸。