[发明专利]用于机动电动车辆的内部永磁体机器

说明书

某些方面涉及用于内部永磁体(IPM)电机的拓扑结构，与现有IPM电机相比较，所述内部永磁体电机具有增加的凸极转矩，增加的通量链、减小的磁体泄露通量，以及减小的有害开槽效应。IPM电机包括转子，所述转子具有多个极和通量屏障，通量屏障在极之间沿着转子的边缘形成。通量屏障包括具有变化厚度的磁体或磁体组，中央最厚的部分设置于沿着转子的d轴。磁体保持结构可以与转子形成整体，或者作为单独的结构提供，磁体保持结构围绕转子和磁体。转子和磁体组合形成没有气隙的平滑的圆形轮廓。

技术领域

本文公开的系统和方法针对内部永磁体机器，更特别地，针对用于电动车辆应用的具有改善的机器性能的内部永磁体机器。

背景技术

近些年，高效率的电动马达已经成为预期，以满足提供动力而不使用化石燃料源的挑战，例如，在混合和电动车辆中。由于内部永磁体(IPM)马达的高效性能，它们已经变得很受欢迎，因为，由于先进的高能量永磁体技术、智能逆变器和数字控制器，IPM是越来越有效的同步马达。

IPM电机具有内置于转子内部的磁体，转子上的每个磁极在传统上通过将永磁体材料置入在转子的层压堆叠中形成的槽而产生。这些槽典型地不是完全地填充有磁体材料，而是被设计为在中央夹持磁体，在槽的两个相对端有空隙。转子能够在定子内部旋转，定子包括多个绕组，以在定子的参照系中产生旋转磁场。

发明内容

一方面涉及内部永磁体电机，内部永磁体电机包括磁体保持结构、转子本体以及多个通量屏障，所述磁体保持结构包括具有半径的圆形内周界；所述转子本体包括能够磁性地渗透的材料、多个转子极靴、多个弯曲边缘，所述能够磁性地渗透的材料被配置为用于传导磁通量，所述多个转子极靴中的每一个转子极靴的外边缘具有与所述磁体保持结构的圆形内周界基本相同的半径，并且被布置为与所述磁体保持结构的圆形内周界相邻，所述多个弯曲边缘中的每一个具有曲率，并且连接所述多个转子极靴中的相邻两个转子极靴的外边缘；所述多个通量屏障中的每一个包括弯曲外边缘、内边缘以及至少一种低磁导率的材料，所述弯曲外边缘具有与所述磁体保持结构的圆形内周界基本相同的半径，并且被布置为与所述磁体保持结构的圆形内周界相邻，所述内边缘具有与所述多个弯曲边缘中的一个基本相同的曲率，并且被布置为与所述多个弯曲边缘中的一个相邻，至少一种低磁导率的材料填充在所述外边缘和所述内边缘之间形成的区域，所述至少一种低磁导率的材料包括至少一个被磁化的永磁体。

另一方面涉及用于内部永磁体电机的转子组件，所述转子组件包括磁体保持结构、转子本体以及多个通量屏障，所述磁体保持结构包括具有半径的圆形内周界；所述转子本体包括多个转子极靴，所述多个转子极靴中的每一个转子极靴的外边缘具有与所述磁体保持组件的圆形内周界基本相同的半径；所述多个通量屏障中的每一个至少部分地被所述转子本体中的负空间限定，所述多个通量屏障中的每一个被布置在所述多个转子极靴中的相邻两个之间，并且在其中央具有最大厚度，最大厚度在相对边缘朝向最小厚度逐渐变细，所述多个通量屏障中的每一个包括至少一个永磁体。

另一方面涉及用于内部永磁体电机的转子组件，所述转子组件包括磁体保持结构、转子本体、多个被磁化的永磁体，所述磁体保持结构包括具有半径的圆形内周界；所述转子本体包括多个转子极靴，所述多个转子极靴中的每一个转子极靴的外边缘具有与所述磁体保持组件的圆形内周界基本相同的半径；所述多个被磁化的永磁体被布置在所述磁体保持结构内部，所述多个被磁化的永磁体中的每一个永磁体被布置于所述多个转子极靴中的两个相邻的极靴之间并且包括弯曲第一边缘和弯曲第二边缘，所述弯曲第一边缘具有与所述磁体保持结构的圆形内周界基本相同的半径，并且被布置为与所述磁体保持组件的圆形内周界相邻，所述弯曲第二边缘与所述弯曲第一边缘一起限定所述永磁体的厚度，所述永磁体的厚度在所述永磁体的中央部分为最厚，并且朝向所述永磁体的相对边缘逐渐变细。