[发明专利]电动机

说明书

一种电动机器，其包括定子和转子叠层组件。该转子叠层组件可相对于定子构造和设置。该转子叠层组件包括至少一个叠层构件，其中，该叠层构件限定至少磁体接纳孔和紧固区域。叠层构件进一步包括设置在内直径边缘和外直径边缘之间的主体。该磁体接纳孔包括第一端部，该第一端部延伸至第二端部，以使得第二端部与外直径边缘隔开而限定桥接区域。紧固区域经由过盈配合与转子轴中的接纳区域接合，以在主体中产生拉伸负载(或预负载)。

技术领域

本发明总地涉及电动机，并且更具体地说涉及用于永磁体电动机器的转子叠层组件。

背景技术

电动机器包括转子，该转子建立磁场。通过定子的电流受磁场影响，以产生致使转子旋转的电动势。某些电动机/发电机在转子中采用永磁体。永磁体安装在形成于转子中的磁体槽中，该转子通常由多个叠层形成。通常，永磁体安装在转子的外侧边缘附近，尽可能靠近于外侧边缘，以使得转矩最大并且使得损失最小。以此方式安装永磁体在转子的磁体槽和外侧边缘之间产生薄桥接区域。

在高速操作期间，转子上的离心力在薄桥接区域中以及在腹板颈部区域中产生应力。如果以过高的速度操作，则应力会超过叠层的屈服强度。在此种情形中，转子会失效。因此，在结构稳定性和高速操作之间存在折衷。也就是说，期望维持转子的结构完整性(其将磁体保持靠近于叠层的边缘)限制电动机器的操作速度。

近年来，对于能量效率和低成本电机的追求已导致开发许多类型的电动机和发电机来用于各种应用。在电动机中，已知永磁体同步电机(PMSM)具有高功率密度和效率。内部永磁体(IPM)电机是其中一种最为普遍的类型，该内部永磁体电机是一种特定类型的PMSM并且由于其产生磁阻转矩以及永磁体转矩的混合能力而也称为永磁体磁阻(PMR)电机。PMR电机包括具有埋设在其中的一个或多个永磁体的转子，并且比具有表面安装的磁体转子的电机产生较高的转矩。这是因为永磁体定位在转子芯部中，以突出转子芯部中的磁性回路，这产生额外的磁阻转矩。

然而，在操作期间，埋设在转子芯部中的每个磁体均经受离心力。为了在离心力下将磁体保持在转子芯部内并且还使得向转子芯部内的其它磁极的磁通泄露最小，转子芯部材料的狭窄部段通常保持在磁体磁极的端部和转子芯部的外周界之间。这些狭窄部段通常称为“桥接部”或“桥接区域”。图1示出传统IPM电机210的示意剖视图，其中，磁体设置在转子芯部中。如图所示，电机210包括定子芯部211和芯部部分215，该定子芯部具有中空圆柱形环220，且该芯部部分形成在环220内部。芯部部分215具有冲压贯穿其中的槽212，且线圈214缠绕在槽212周围。电机210还包括圆柱形转子芯部216，该圆柱形转子芯部设置在定子芯部211的内侧上，其中，多个孔218形成在转子芯部中。每个孔218对应于磁极，沿轴向方向延伸通过并且具有U形横截面。三个永磁体226插入在每个孔218中。附图标记222表示转子叠层的位于孔218的径向向外侧上的磁性磁通保持部分或中心磁极部段。附图标记224表示设置在磁体孔218的端部和转子216的外周界之间的桥接部。附图标记228指代转子轴。

在操作期间，作用在永磁体226上的离心力和作用在中心磁极部段222上的离心力集中在转子芯部216的桥接部224和腹板颈部224中。为此，桥接部224和腹板颈部224的径向宽度须足够大，以维持所需的机械强度。然而，在通过旋转引起的离心力作用下，通过桥接部和腹板颈部224的磁性磁通泄露的量可能受到转子芯部的机械强度所影响。期望使得桥接部和腹板颈部224相对较薄以减小磁通泄露。然而，较薄的桥接部和腹板颈部导致转子强度减小，这然后会限制电机210的速度能力。

因此，期望增大电机的旋转速度能力而同时维持转子在桥接部、腹板颈部以及磁体处的结构完整性，尽管离心力作用在这些部件和/或区域上仍如此。

发明内容