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包括倾斜内部永磁体式 转子的电机

阅读：682发布：2024-02-07

专利汇可以提供包括倾斜内部永磁体式转子的电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种具有内部永磁体式转子的无刷电机，转子由管状芯(1)构成，该芯(1)具有呈梯形截面的N对纵向容置部(2、3)，该梯形截面的宽度为La且中间长度为L，一对中的两个容置部(2、3)在中间径向平面的两侧以7.5°±1.5°的角度延伸，所述芯在每对容置部的会聚区域中具有纵向通道(10)，其在该芯(1)的前向端部的两侧开口。，下面是包括倾斜内部永磁体式转子的电机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有内部永磁体式转子的无刷电机，其特征在于，所述转子由管状芯1构成，所述芯1具有呈梯形截面的N对纵向容置部2、3，所述梯形截面的宽度为La且中间长度为L，所述一对中的两个容置部2、3在中间径向平面的两侧以7.5°±1.5°的角度延伸，所述芯在所述每对容置部的会聚区域中具有纵向通道10，其在所述芯1的前向端部的两侧开口。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，比率La/L介于0.25和0.35之间。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述芯1由铁磁金属片的叠压构成。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述容置部2、3以宽度小于所述槽口2、3的宽度的槽口在所述芯的外周缘处开口。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述通道的横截面的直径介于所述容置部
2、3的宽度的0.8到1.2倍之间。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁体沿相反方向交替磁化。
7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子包括交替的沿相同方向磁化的相邻磁体对。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，N大于或等于12。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子具有k.N个齿，其中k是整数，所述齿是纵向齿21并从外环形轭20朝向所述转子径向延伸，所述纵向齿的至少一部分被电线圈
22围绕。
10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子具有k.N个齿21，其中k是整数或分数，所述齿被扭转并从外环形轭20朝向所述转子径向延伸，所述齿21的至少一部分被电线圈22围绕。
11.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子以一定角度扭转，所述角度是半定子齿距的倍数。

说明书全文

包括倾斜内部永磁体式 转子的电机

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本发明要求2016年12月1日提交的法国申请1661770的优先权，其内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及内部永磁体(IPM或英语为“内部永磁体(interior permenant magnet)”)式转子类型的无刷旋转电机的领域，该内部永磁体允许减少所使用的永磁体的量，而不会减小扭矩。

[0004] 电机可以是电动机类型或发电机类型的。

[0005] 在这些机器中，转子通过通常为环形转子形状的铁磁金属片的叠压构成，该金属片具有基本上圆形的截面，该截面在中心部分处设置有旋转轴插入孔，旋转轴延伸穿过该旋转轴插入孔。

[0006] 此外，转子金属片组在外周向侧处设置有基本矩形的磁体插入孔，平行六面体主磁体插入在这些磁体插入孔中。

背景技术

[0007] 现有技术

[0008] 在现有技术中已知用于具有内部永磁体的机器的多种解决方案。

[0009] 作为示例，日本专利申请JP2016163462描述了一种具有内部永磁体式转子的无刷电机。该已知解决方案的转子由外直径为Dext且内直径为Dint的管状芯构成。该芯具有呈梯形横截面的N对纵向容置部。一对容置部的两个容置部在中间径向平面的两侧延伸。

[0010] 还已知的是，美国专利US3840763描述了一种电机，其包括多个低磁通密度永磁体，这些永磁体包括在铁磁芯中以改善机器的磁场。一对容置部在中间径向平面的两侧以约15°的角度延伸。

[0011] 磁体定位在相对于机器的主磁通路径成角度定向的优选范围内，以使芯中的磁通密度在不超过芯的饱和磁通密度的情况下最大化。磁体在其最大能量点处的磁通密度与芯的饱和磁通密度的比率决定了磁体保持角度的优选范围。

[0012] 德国专利申请DE19915664描述了一种电机，其包括定子以及至少一叠转子金属片。该叠金属片的特征在于，该堆叠中的金属片具有至少两个不同的切割部分，并且至少切割部分的金属片设置有这样的装置：特别是当各个金属片轴向组装时，该装置沿径向方向将这些金属片锁定在该堆叠的内部。容置部具有接近梯形形状的截面，但在每对容置部的会聚区域中没有纵向通道。

[0013] 现有技术的缺点

[0014] 现有技术的解决方案引起磁漏的问题。实际上，维持内部磁体意味着存在确保楔固磁体的桥，其受到相当大的离心力。然而，这些桥会产生降低电机性能的磁漏。

[0015] 此外，现有技术的一些解决方案的复杂机械结构很难适应高速旋转的机器。

发明内容

[0016] 本发明提供的解决方案

[0017] 为了克服现有技术的缺点，本发明根据其最一般的含义涉及一种具有内部永磁体式转子的无刷电机，其特征在于，转子由外直径为Dext且内直径为Dint的管状芯构成，其中Dext/Dint介于1.3和1.4之间，所述芯具有呈梯形横截面的N对纵向容置部，该梯形截面的宽度为1a且中间长度为L，其中la/L介于0.25和0.35之间，一对中的两个容置部在中间径向平面的两侧以7.5°±1.5°的角度延伸，所述芯在每对容置部的会聚区域中具有纵向通道，其在芯的前向端部的两侧开口。

[0018] “宽度”是指在梯形截面的两个底边之间测量的距离。这两个底边是平行的，并且与转子的径向方向形成7.5°±1.5°的角度。

[0019] “中间长度”是指在平行于所述底边并经过与两个底边相垂直的直线的中点的轴线处在连接上述两个底边的两个侧边之间的测量距离。

[0020] 根据第二变型，所述芯由铁磁金属片的叠压构成。

[0021] 优选地，所述容置部以宽度小于所述槽口的宽度的槽口在所述芯的外周缘处开口。

[0022] 有利地，所述通道的横截面介于所述容置部的宽度的0.8至1.2倍之间。

[0023] 根据第一变型，磁体沿相反方向交替磁化。

[0024] 根据第二变型，转子包括交替的沿相同方向磁化的相邻磁体对。

[0025] 优选地，N大于或等于12。

[0026] 根据第一实施例，定子具有k.N个齿，其中k是整数或分数，所述纵向齿从外环形轭朝向转子径向延伸，所述纵向齿的至少一部分被电线圈围绕。

[0027] 根据另一个实施例，定子具有k.N个齿，其中k是整数或分数，所述齿被扭转并从外环形轭朝向转子径向延伸，所述扭转齿的至少一部分被电线圈围绕。

[0028] 根据另一实施例，转子以倍数于半定子齿距的角度扭转。

附图说明

[0029] 参考附图，通过阅读下面的本发明的非限制性示例的详细描述，将更好地理解本发明，附图中：

[0030] -图1示出了用于根据本发明的机器的转子的第一实施例的透视图；

[0031] -图2示出了与该第一实施例相对应的磁场线的示图；

[0032] -图3示出了用于根据本发明的机器的转子的第二实施例的横向剖视图；

[0033] -图4示出了与该第二实施例相对应的磁场线的示图；

[0034] -图5示出了用于根据本发明的机器的定子的第二实施例的横向透视图；

[0035] -图6示出了与根据本发明的机器的两个实施例相对应的电磁扭矩根据电角度变化的曲线。

具体实施方式

[0036] 转子的描述

[0037] 图1示出了用于根据本发明的电机的转子的第一实施例的透视图。

[0038] 转子由管状形状的芯(1)组成，该芯具有6对极。芯(1)具有纵向容置部对(2、3)，其沿芯的整个长度穿过转子的芯。

[0039] 一对容置部(2、3)形成“V”，其横向中间平面各自与穿过容置部中部的中间平面(4)形成7.5°的角度。因此，两个连续容置部(2、3)的横向中间平面之间形成的角度为15°。

[0040] 容置部(2、3)通过宽度小于容置部(2、3)的宽度的开口(5、6)而在转子的外周表面处开口，以便在容置部(2、3)的中间平面的两侧形成用于保持插入在这些容置部中的磁体的保持边缘(talon)。

[0041] 梯形棒杆形式的永磁体被引入这些容置部(2、3)中。在所述的示例中，一对容置部的磁体沿相反方向磁化。另外，属于相邻对的两个相邻容置部(2、7)或(3、8)接收具有相同磁化方向的磁体。

[0042] 插入容置部(2、3)中的磁体的内表面(12、13)形成倒角。芯在这些倒角对面具有穿过转子的纵向通道(10)。这些纵向通道(10)允许减少磁漏。这些纵向通道(10)还允许使转子的冷却空气或液体流通。

[0043] 通常，根据本发明的无刷电机由外直径为Dext且内直径为Dint的管状芯(1)构成。

[0044] 芯(1)具有纵向延伸的N对容置部(2、3)。芯(1)的容置部的横截面是梯形的，梯形的平行底边沿近乎径向的方向延伸。梯形的平行底边与径向方向形成优选地约7.5°的角度。在横剖视图中，两个相邻的容置部形成V，该V在径向平面的两侧延伸，该径向平面穿过容置部中间。芯在每对容置部(2、3)的会聚区域中具有纵向通道(10)，该纵向通道(10)在芯(1)的前向端部的两侧开口，并且位于芯的内周缘附近。对应于容置部(2、3)的形状的呈梯形棒杆形式的永磁体被引入所述容置部(2、3)中。该磁体的内表面(12、13)形成倒角。

[0045] 图2示出了对应于该第一实施例的12极发动机的磁场线的示图。

[0046] 图3示出了替代实施例，其中，芯的结构与图1中所示的第一示例的芯的结构相同。然而，磁体沿交替方向磁化，而在以上示例中，两个相邻的磁体具有相同的磁化。

[0047] 图4示出了对应于该第二实施例的24极发动机的磁场线的示图。

[0048] 定子的描述

[0049] 如图5所示，定子由环形轭(20)构成，该环形轭(20)具有径向延伸的72个齿(21)。这些齿被交替供电的线圈(22)围绕。

[0050] 根据特定实施例，这些齿不是纵向地而是螺旋地延伸，在定子的两个前向端部之间扭转数度。

[0051] 这种配置允许减小电磁扭矩根据电角度的变化，如图6所示：

[0052] -曲线(30)示出具有扭转齿的扭矩变化，

[0053] -曲线(31)示出具有纵向齿的扭矩变化。

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