[发明专利]同步电机中的双永磁体

说明书

技术领域

本发明的实施方式总体涉及永磁体电动机。

背景技术

永磁体同步电机是轴的旋转率与AC供应电流的频率同步的AC电动机。在定子中生成旋转电场并且转子跟随所述定子的旋转电场。转子与定子的场以相同速率同步旋转。转子和定子称为同步的。

用于常规转子的永磁体构造成提供均匀场强。由于它们在电动机中提供改善的扭矩的强磁场强度，通常期望使用钕磁体(还称为稀土磁体)。然而，在电动机中使用稀土磁体成本高并且增加电动机的总体价格。

发明内容

本发明的实施方式的优点是降低稀土磁体的含量和重量，从而降低电动机的总体成本。内部永磁同步电机采用双永磁体(即，两种或更多种不同类型的磁体材料的组合)来降低转子中采用的稀土磁体的数量。稀土磁体和铁磁体或者具有不同磁场强度的相同材料成分的磁体的组合以多层方式设置在转子中。稀土磁体和铁磁体在两个邻近空腔之间逐渐重叠，以便使由稀土磁体生成的磁场导致的铁磁体的去磁降低最小化。

本发明的实施方式构想了一种用于永磁同步电机的转子。转子芯结构具有柱状本体。所述柱状本体包括并置到空隙的转子芯结构的外柱状壁。所述转子芯结构内形成有多个弓形空腔。所述多个弓形空腔相对于所述转子芯结构的外柱状壁大体上同心层叠。在第一与第二端区段之间延伸的每个弓形空腔都并置到所述转子结构的外柱状表面壁并且包括中央区段。多个永磁体插入到所述多个弓形空腔内。每个第一端区段都保持具有第一磁场强度的相应的第一永磁体。每个第二端区段都保持具有第一磁场强度的相应的第二永磁体。每个中心区段都保持具有第二磁场强度的相应的第三永磁体，所述第二磁场强度小于所述第一磁场强度。

本发明的实施方式构想了一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括定子和转子芯结构。所述转子芯结构与所述定子径向偏置并且与所述定子以空隙间隔开。所述转子芯结构具有柱状本体，所述柱状本体包括所述转子芯结构的外柱状壁。所述转子芯结构内形成有多个弓形空腔。所述多个弓形空腔相对于所述转子芯结构的外柱状壁大体上同心层叠。在第一与第二端区段之间延伸的每个弓形空腔都并置到所述转子结构的外柱状表面壁并且具有中央区段。多个永磁体插入到所述多个弓形空腔内。每个第一端区段都保持具有第一磁场强度的相应的第一永磁体。每个第二端区段都保持具有第一磁场强度的相应的第二永磁体。每个中央区段都保持具有第二磁场强度的相应的第三永磁体，所述第二磁场强度小于所述第一磁场强度。

方案1. 一种用于永磁同步电机的转子，包括：

具有柱状本体的转子芯结构，所述柱状本体包括并置到空隙的转子芯结构的外柱状壁；

在所述转子芯结构内形成的多个弓形空腔，所述多个弓形空腔相对于所述转子芯结构的外柱状壁大体上同心层叠，在第一与第二端区段之间延伸的每个弓形空腔都并置到所述转子结构的外柱状表面壁并且包括中央区段；以及

多个永磁体，所述多个永磁体插入到所述多个弓形空腔内；

其中每个第一端区段都保持具有第一磁场强度的相应的第一永磁体，其中每个第二端区段都保持具有第一磁场强度的相应的第二永磁体，并且其中每个中央区段都保持具有第二磁场强度的相应的第三永磁体，所述第二磁场强度小于所述第一磁场强度。

方案2. 如方案1所述的转子，其中后面弓形空腔层中的第一永磁体有角度地重叠前面弓形空腔层中的第一永磁体，其中所述前面空腔弓形空腔层与后面弓形空腔层的第一永磁体之间的有角度重叠的长度是基于由所述第一永磁体生成的朝向所述外柱状表面壁的磁通量流的优化来确定的。

方案3. 如方案2所述的转子，其中所述后面弓形空腔层中的第二永磁体有角度地重叠所述前面弓形空腔层中的第二永磁体，其中所述前面空腔弓形空腔层与后面弓形空腔层的第二永磁体之间的有角度重叠的长度是基于由所述第二永磁体生成的朝向所述外柱状表面壁的磁通量流的优化来确定的。

方案4. 如方案3所述的转子，其中每个后面与前面弓形空腔层之间的第一永磁体的有角度重叠和第三永磁体的有角度重叠防止由所述第一永磁体与第二永磁体生成的磁通量流朝向每个相应的弓形空腔层中的第三永磁体。

方案5. 如方案4所述的转子，其中相应的前面弓形空腔层中的第一永磁体相对于相应的后面弓形空腔层的第一永磁体起磁通量源的作用，并且其中所述相应的后面空腔弓形层的第一永磁体相对于所述相应的前面弓形空腔层的第一永磁体起磁通量接收器的作用，以便朝向所述外柱状表面壁导引由每个弓形空腔层的第一永磁体生成的磁通量流。