CN105680657A

CN105680657A - 无传感器电机

Info

Publication number: CN105680657A
Application number: CN201510876387.1A
Authority: CN
Inventors: K.K.河; P.B.里迪; A.M.F.埃尔-雷菲; P.L.詹森; R.D.舒尔茨; L.萨拉苏
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2016-06-15

Abstract

一种电机(100)，包括由磁钢(20)制成的转子芯(90)；其中构造有静止绕组的定子(30)；设置在转子芯(90)内或上的开口(22)；以及构造成基于转子电路(10)的一部分关于电机(100)的极点位置的定向引入凸极性的转子电路(10)，其中转子电路(10)由传导性非磁性材料制成。还公开了一种转子构件和电机的各种实施例。本发明按照(多个)特定实施例描述，并且承认除明确指出的那些之外的等同方案、备选方案和修改是可能的，并且在所附权利要求的范围内。

Description

无传感器电机

相关申请的交叉引用

该继续部分(CLP)申请请求享有2012年11月1日提交的美国申请序列第13/666,283号(标题：SENSORLESSELECTRICMACHINE，代理人卷号：264564-1)的权益。上述申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及电机，并且更具体地涉及无传感器电机、其构件、使用构件和电机的车辆，以及制作和操作其的方法。

背景技术

关于为内部永磁体(IPM)机器、永磁体(PM)协助的同步磁阻机器(SRM)或SRM的电机，位置是在零激励频率和接近零的激励频率下进行转矩控制的关键信息元素。典型地，编码器、流速计或解算器作为位置传感器与电机一起使用。

然而，位置传感器(例如，编码器)连同其线缆和接口电子装置贡献了马达驱动系统成本和总体复杂性的相当大部分，并且通常是主要可靠性关注点。自用于零频率无编码器控制的高频注射方法出现以来，无编码器控制得到了极大改进，但还未发现在恢复机器的全部或接近全部转矩能力方面的成功。这归因于在机器的高负载水平下的小信号凸极性的损失。

因此，不断需要解决复杂性、成本、效率和/或性能的当前电机技术的改进。

发明内容

本发明通过提供允许电机如IPM马达以全转矩控制操作而不需要任何位置传感器(例如，编码器)的改进来克服上述缺陷中的至少一些。更具体而言，本发明针对一种机器构件和机器，其在使用构件时，能够作为无传感器电机操作。还公开了使用一个或更多个电机的车辆以及制作和操作此类电机的方法。

因此，根据本发明的一个方面，转子构件包括转子电路，其构造用于与内部永磁体(IPM)机器和同步磁阻机器(SRM)中的一种一起使用，转子电路包括：至少一个极点电路，其中至少一个极点电路由传导性非磁性材料制成。

根据本发明的另一个方面，一种电机包括转子芯，其包括磁钢；其中构造有多个静止绕组的定子；设置在转子芯内或上的多个开口；以及构造成基于转子电路的一部分关于电机的极点位置的定向引入凸极性的转子电路，所述转子电路由传导性非磁性材料制成。

根据本发明的另一个方面，一种电机包括：转子芯；其中构造有多个静止绕组的定子；设置在转子芯内的多个开口；以及转子电路结构，其包括设置在预定位置的至少一个极点电路，其中所述预定位置在从电机的大约q轴线延伸至大约d轴线的范围中。

根据本发明的另一个方面，一种电机包括：转子芯；其中构造有多个静止绕组的定子；设置在转子芯内的多个开口；穿过其的可旋转轴；以及包括传导性非磁性材料的至少一个环路或环的转子电路结构，其中所述至少一个环路或环关于电机的d轴线大致同心。

根据本发明的另一个方面，一种内部永磁体(IPM)机器包括用于将电能转换成旋转能的器件；以及用于在高频激励下提供增大的磁性凸极性的器件。

技术方案1.一种转子构件，包括：

转子电路，其构造用于与内部永磁体(IPM)机器和同步磁阻机器(SRM)中的一种一起使用，所述转子电路包括：

至少一个极点电路，其中所述至少一个极点电路由传导性非磁性材料制成。

技术方案2.一种电机，包括：

包括磁钢的转子芯；

其中构造有多个静止绕组的定子；

设置在所述转子芯内或上的多个开口；以及

转子电路，其配置成基于所述转子电路的一部分关于所述电机的极点位置的定向引入凸极性，所述转子电路由传导性非磁性材料制成。

技术方案3.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述多个开口中的多个永磁体。

技术方案4.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述电机为内部永磁体(IPM)机器、永磁体(PM)协助同步磁阻机器(SRM)、感应机器和SRM中的一种。

技术方案5.根据技术方案4所述的电机，其特征在于，所述IPM机器包括单层IPM、多层IPM和辐条型IPM中的一种。

技术方案6.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述电机包括牵引马达。

技术方案7.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述转子电路包括连接于多个连接元件的多个转子导体。

技术方案8.根据技术方案7所述的电机，其特征在于，所述多个转子导体中的至少一个包括转子条、多股条、多股线和绞合线中的一种。

技术方案9.根据技术方案7所述的电机，其特征在于，所述多个转子导体的截面形状轮廓确定成配合所述多个开口的形状。

技术方案10.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述转子电路限定环路、移位环路、笼、移位笼和它们的组合中的至少一种的构造。

技术方案11.根据技术方案3所述的电机，其特征在于，所述转子电路包括多个转子导体和一个或更多个连接元件，其中所述多个转子导体设置在所述多个永磁体附近的多个开口中。

技术方案12.根据技术方案11所述的电机，其特征在于，所述多个转子导体设置在所述多个开口中的一个中。

技术方案13.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述转子电路包括至少一个极点电路。

技术方案14.根据技术方案13所述的电机，其特征在于，所述至少一个极点电路包括多个极点电路。

技术方案15.根据技术方案13所述的电机，其特征在于，所述至少一个极点电路的数量等于极点的数量。

技术方案16.根据技术方案13所述的电机，其特征在于，所述至少一个极点电路的数量小于极点的数量。

技术方案17.根据技术方案16所述的电机，其特征在于，所述至少一个极点电路的数量为所述极点数量的一半。

技术方案18.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述电机还包括构造成在所述电机内旋转的轴。

技术方案19.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述转子芯还包括多个叠层。

技术方案20.根据技术方案19所述的电机，其特征在于，所述多个开口设置成穿过所述多个叠层。

技术方案21.根据技术方案3所述的电机，其特征在于，所述多个磁体和所述转子电路的一部分共同位于所述多个开口中。

技术方案22.根据技术方案2所述的电机，其特征在于，所述转子电路包括多个环路，其中所述多个环路为同心的。

技术方案23.一种其上包括根据技术方案2所述的至少一个电机的车辆，所述电机构造为牵引马达；以及

连接于所述电机的车辆支承框架。

技术方案24.根据技术方案23所述的车辆，其特征在于，所述车辆包括越野车辆(OHV)、机车、采矿车辆和电动轨道车辆中的一种。

技术方案25.一种电机，包括：

转子芯；

其中构造有多个静止绕组的定子；

设置在所述转子芯内的多个开口；以及

转子电路结构，其包括设置在预定位置的至少一个极点电路，其中所述预定位置在从所述电机的大约q轴线延伸至大约d轴线的范围中。

技术方案26.一种电机，包括：

转子芯；

其中构造有多个静止绕组的定子；

设置在所述转子芯内的多个开口；

穿过其的可旋转轴；以及

包括传导性非磁性材料的至少一个环路或环的转子电路结构，其中所述至少一个环路或环关于所述电机的d轴线大致同心。

技术方案27.一种内部永磁体(IPM)机器，包括：

用于将电能转换成旋转能的器件；以及

用于在高频激励下提供增大的磁性凸极性的器件。

本发明的各种其它特征和优点将从以下详细描述和附图中显而易见。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的标记表示附图各处相似的部件，在该附图中：

图1为根据本发明的实施例的转子电路结构构件的透视图。

图2为根据本发明的实施例的并入转子电路结构构件的电机的转子芯的透视图。

图3A为根据本发明的实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图3B为根据本发明的实施例的图3A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图4A为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图4B为根据本发明的实施例的图4A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图5A为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图5B为根据本发明的实施例的图5A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图6A为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图6B为根据本发明的实施例的图6A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图7A为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图7B为根据本发明的实施例的图7A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图8A为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图8B为根据本发明的实施例的图8A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图9A为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图9B为根据本发明的实施例的图9A中的转子电路结构构件的示意性透视图。

图10A,10B和10C为示出根据本发明的实施例的转子电路结构构件的透视图的示意图。

图11为根据本发明的实施例的转子电路结构构件的一部分的俯视图的示意图。

图12A为根据本发明的实施例的转子电路结构构件的一部分的俯视图的示意图。

图12B为根据本发明的另一个实施例的图12A的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图13为根据本发明的实施例的转子电路结构构件的一部分的俯视图的示意图。

图14为根据本发明的实施例的转子电路结构构件的一部分的俯视图的示意图。

图14B为根据本发明的另一个实施例的图14A的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图15为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图16为根据本发明的另一个实施例的转子叠层和转子电路结构构件的一部分的俯视图。

图17A为示出根据本发明的实施例的机器的转子部分中的转子电路结构构件的一部分的局部安装的透视图的示意图。

图17B为示出图17A中所示的完整安装实施例的透视图的示意图。

图18为示出根据本发明的另一个实施例的机器的转子部分中的转子电路结构构件的一部分的完整安装的透视图的示意图。

图19为示出根据本发明的另一个实施例的机器的转子部分中的转子电路结构构件的一部分的完整安装的透视图的示意图。

图20为示出根据本发明的另一个实施例的转子电路结构构件的透视图的示意图。

图21为示出相关技术的电机的小信号凸极性的图表。

图22为示出根据本发明的实施例的具有转子电路结构的电机的小信号凸极性的图表。

图23为示出相关技术的电机的小信号凸极性角的图表。

图24为示出根据本发明的实施例的具有转子电路结构的电机的小信号凸极性角的图表。

图25为将相关技术的机器(没有转子结构)和根据本发明的实施例的具有转子电路结构的机器的马达速度和转矩相比较的示意性图表。

部件列表

10构件

12环

13笼

14转子条

15延伸部

16连接器元件

17完整环连接器

18端件

20转子芯叠层

22开口

24剩余开口

30定子/定子绕组

40磁体

90转子

92端板

94轴开口

100电机

200极点电路

300图表

350图表

400图表

450图表

500图表。

具体实施方式

除非另外限定，否则本文中使用的技术和科学用语具有与本领域技术人员关于当前公开的主题通常理解的相同的意义。如本文中使用的用语"第一"、"第二"等不表示任何顺序、量或重要性，而相反用于将一个元件与另一个区分开。用语"一"、"一个"和"该"不表示数量的限制，而是表示存在提到的项目中的至少一个，并且用语"前"、"后"、"底部"和/或"顶部"除非另外指出否则仅用于便于描述，并且不限于任何一个位置或空间定向。

如果公开范围，则针对相同构件或性质的所有范围的端点是包括性的并且能够独立组合(例如，"达到大约25wt%"的范围包括端点和"大约5wt%到大约25wt%"等的范围的所有中间值)。结合量使用的修饰的"大约"包括指定值，并且具有由上下文指示的意义(例如，包括与特定量的测量结果相关联的误差程度)。因此，由用语"大约"修饰的值不一定仅限于指定的精确值。

如本文中使用的，用语"极点电路"意思是附属有电机的一个极点的一个或更多个电路。一个或更多个电路可包括一个环/环路、多个环/环路、笼的一个环路/环，或具有一个或更多个内环/环路的笼的一个环路/环。笼可为移位笼或非移位笼。环/环路可为移位或非移位的。

如本文中使用的，用语"移位笼"意思是一个或更多个连接的环或环路，其中转子导体(或如果一个以上的转子导体相邻，则多个相邻转子导体之间的中点)不与机器的q轴线对准，而是改为从q轴线移位一距离。相比之下，未移位的笼具有转子导体(或如果一个以上的转子导体相邻，则多个相邻转子导体之间的中点)，该转子导体与机器的q轴线对准。换言之，极点电路的环路(或具有单个极点电路中的多个环路的实施例中的环路)的中点并未在移位笼实施例中与d轴线对准。

如本文中使用的，用语转子的"D轴线"、"d轴线"或"直轴"意思是与转子的磁极的中心对准的轴线。

如本文中使用的，用语转子的"Q轴线"、"q轴线"或"象限轴"意思是与转子的两个磁极的中点对准的轴线。

本发明的方面示为提供优于先前电机构造的优点。本发明的方面提供电机(例如，IPM马达)的设计特征，其实现全转矩控制，而不使用任何位置传感器。本发明的方面包括使用本文中称为引入高频激励的磁性凸极性的特定转子结构的构件，其中该高频激励可用于无传感器(例如，无编码器)马达控制。转子结构将电路(短接电路、具有无源或有源元件的闭合电路)引入至转子的特定定向，以使其与定子绕组磁性地联接。转子的位置通过将高频载波电压施加于定子和通过间接地测量转子的电流，通过测量定子中的(反射)高频载波电流响应来测量。如果转子电路与高频注射同相对准，则马达的阻抗减小。阻抗的该变化用于跟踪转子位置。结果，达到必要的负载水平的小信号凸极性被引入并且保持，而不影响电机的性能、效率和可靠性。

在本发明的方面下，马达具有q轴线电感L_q和d轴线电感L_d。凸极性限定为L_q/L_d。本发明的方面示为降低L_d，从而有效地增大凸极性。此外，在具有带每个极点不同节距的多个环的某些实施例中，电路(例如，见图12A,12B,14A,14B,15)将进一步减小电感并且比单环路实施例甚至更多地增大凸极性。多环实施例的附加益处在于即使一个环断开，剩余环将支持凸极性的增大。

参照图1，示出了并入本发明的方面的转子电路或电气构件10。构件10可包括连接于一个或更多个连接元件16的一个或更多个转子导体(例如，转子条14)。如所示，转子条14在构造上为大致纵向的。如将在本文中论述的，构件10和转子条14和连接元件16构造成以便大致包绕位于电机100中的永磁体40(图2)。以该方式，两个或更多个转子条14连接于两个或更多个连接元件16，使得它们限定环路或环12。尽管图1中的实施例清楚地示出了数量为四个的环12，各个环12包括两个转子条14和两个连接元件16，但构件10的元件的其它量和构造也适合，而不脱离本发明。例如，构件10可包括四个转子条14，并且多个连接元件16为构件10的任一端，从而限定笼13。类似地，在另一个实施例中，构件10可包括多个环路或环12，其中各个环12包括四个转子条14和两个连接元件16。在其它实施例中，(多个)环12和/或笼13可包括实际上任何数量的导体和/或连接元件。

图1中所示的实施例为具有四个极点电路200的非移位构造，其中各个极点电路包括环路12，其中各个环路12包括两个连接元件16和两个转子条14。

在本文献部分各处示出和描述了磁体。应当注意的是，尽管矩形磁体40通常在附图中绘出，但其它形状的磁体也可用，而并未脱离本发明。例如而不限制，磁体40可为梯形、弯曲的或其它形状，或适合地配合在叠层10的叠堆的开口22内的形状的组合。

转子条14和连接元件16可由任何适合的传导性非磁性材料或它们的组合制成。举例而不限制，转子条14和连接元件16可为由铝、铜、铜或铝的合金，或其它适合的材料或材料组合制成的铸件。

应当注意的是，尽管本文中论述的实施例中的若干个论述了转子条的使用，但其它传导元件也可用于构件10中，而不脱离本发明。例如，任何适合的转子导体可替换本文针对各种实施例论述的转子条14。用于替换转子条14和/或连接构件16的其它传导元件包括但不限于多股的条、多股的线、绞合线和它们的组合中的一种或更多种。

类似地，转子条14具有适于解决包括集肤效应、冷却表面、结构强度、EM配合等的设计因素的截面形状。转子条的截面的适合形状包括圆形、正方形、矩形等。

图2中示出了位于马达100的转子部分中的构件10的另一个实施例的端部透视图。马达100包括堆叠以便形成转子芯90的多个转子芯叠层20。如所示，在端视图中，其中仅出于示例性目的省略了盖板，以便允许看到第一转子芯叠层20。转子芯叠层20包括多个开口22。永磁体40可位于多个开口22内。仅出于示例性目的，永磁体40示为设置在仅一组开口22中(例如，在一个极点处)。其它三组开口22(即，四极机器)示为其中没有永磁体40。在转子芯叠层20的中心的是构造成收纳可旋转的轴(未示出)的轴开口94。如所绘，构件10类似于图1中所示的实施例，并且包括数量为四个的环或环路12，各个环或环路包括连接于两个连接元件16的两个转子条14。以该方式，转子条14中的两个和两个连接元件16互连，以便形成转子环或环路12。四个转子环或环路12以该方式形成为构件10的一部分，以便匹配所示马达100的实施例中的极点的数量(即，四个)。仅为了示例性目的省略了包绕转子芯90的定子。

分别参照图3A和3B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图3A的构件10的透视图的对应示意图。图3A绘出了其中具有直的永磁体40的单层四极IPM100的转子叠层20。图3B绘出了可称为四环路构造的转子构件10。如所示，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图3B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

分别参照图4A和4B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图4A的构件10的透视图的对应示意图。图4A绘出了其中具有直的永磁体40的单层四极IPM100的转子叠层20。图4B绘出了可称为四环路移位环构造的转子构件10。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中的一些中。在该实施例中，两个相邻的转子条14共同位于单个开口24中，而留下磁体40的另一端处的开口24未填充。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图4B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。通过从相邻极点共同定位两个转子条14，四个环路12有效地连接于彼此，从而形成移位环13。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线未对准时，这是移位笼实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

分别参照图5A和5B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图5A的构件10的透视图的对应示意图。图5A绘出了其中具有直的永磁体40的单层四极IPM100的转子叠层20。类似于图4A和4B中所示的实施例，图5B绘出了可称为四环移位笼构造的转子构件10。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中的一些中。在该实施例中，替代将两个相邻转子条14共同定位在单个开口24中(如图4A中完成的)，两个相邻转子条14组合(或"共用")成单个转子条14。此外，留下磁体40的另一端处的开口24未填充。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图5B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。然而，由于从相邻的环路12(和极点)有效"共用"转子条14，故总的转子条14的数量较少。构件10具有八个连接元件16，但四个转子条14用于四极机器100中。通过使相邻的环路12与来自相邻极点的连接元件16交叉连接，四个环路12有效地连接于彼此，从而形成笼或移位笼13。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线未对准时，这是移位笼实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

分别参照图6A和6B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图6A的构件10的透视图的对应示意图。图6A绘出了其中具有直的永磁体40的辐条型四极IPM100的转子叠层20。图6B绘出了可称为四环路构造的转子构件10。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个外侧开口24中。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图6B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

分别参照图7A和7B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图7A的构件10的透视图的对应示意图。图7A绘出了其中具有直的永磁体40的辐条型四极IPM100的转子叠层20。图7B绘出了在一些方面类似于图6A和6B中所示的实施例的可称为四环转子笼构造的转子构件10。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个外侧开口24中。在该实施例中，替代将两个相邻转子条14共同定位在单个开口24中(如图6A中完成的)，两个相邻转子条14组合成单个转子条14。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图7B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。然而，由于从相邻的环路12(和极点)有效共用转子条14，故总的转子条14的数量较少。因此，构件10包括八个连接元件16，但总共四个转子条14用于四极机器100中。通过使相邻的环路12与来自相邻极点的连接元件16交叉连接，四个环路12有效地连接于彼此，从而形成笼13。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位笼实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

分别参照图8A和8B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图8A的构件10的透视图的对应示意图。图8A绘出了其中具有直的永磁体40的多层四极IPM100的转子叠层20。图8B绘出了可称为四环路构造的转子构件10。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。如同多层IPM一样，典型地存在多个成排的开口22和用于各个极点的位于其中的永磁体40。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图8B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。在该特定实施例中，转子条14位于多层转子叠层20的最远内侧开口24中。应当显而易见的是，转子条可位于叠层20的其它开口24中。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

分别参照图9A和9B，分别示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的(整个)部分的俯视图和从图9A的构件10的透视图的对应示意图。图9A绘出了其中具有直的永磁体40的多层四极IPM100的转子叠层20。图9B绘出了可称为四环笼或移位笼构造的转子构件10。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。如同多层IPM一样，典型地存在多个成排的开口22和用于各个极点的位于其中的永磁体40。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。在该构造中，仅单个转子条14置于各个极点中的开口24中(见图9A)。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。连接元件16将转子条14从第一极点连接于相邻极点的转子条14，从而使元件10移位。以该方式，图9B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。然而，由于实施例的移位笼构造，四极机器100如所绘地仅需要总共四个转子条14和八个连接元件16。在该特定实施例中，转子条14位于多层转子叠层20的最远内侧开口24中。应当显而易见的是，转子条可位于叠层20的其它开口24中。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线未对准时，这是移位笼实施例。如所示，多个转子条14与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

共同参照图10A,10B和10C，示出了根据本发明的方面的构件10的透视图的示意图。附图提供成示出各种示意性实施例，以示出构件10的各种元件与可使用构件10的机器(未以其整体示出)的d轴线和q轴线之间的总体位置关系。d轴线(直轴)和q轴线(象限轴)由分别标为"d"和"q"的箭头表示。如图10A中所示，构件10包括四个转子环路或环12。各个环12包括在各端处连接于连接器元件16的两个转子条14。转子条14由相邻的环12有效地共用，以使连接所有四个环12。存在元件10的总共四个转子条14。由于转子条14由相邻的极点或构件10有效地共用，故构件10仅需要四个转子条14来与四极机器一起(未示出)使用。以该方式，互连的四个环路12有效地限定笼13。如所示，环路12的大致中点与d轴线对准。换言之，环路12与d轴线大致同心。类似地，q轴线可与转子条14大致对准。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位笼实施例。如图10B中所示，四个环12并未如图10A中所示实施例中地互连。各个环12包括两个转子条14和两个连接器元件16。如所示，并且如同图10A中的实施例一样，环12的大致中点与d轴线对准。换言之，环路12与d轴线大致同心。类似地，q轴线可与两个相邻转子条14之间的构想线或轴线大致对准。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。

参照图10C中所示的实施例，元件10包括四个转子环路或环12。各个环12包括在各端处连接于连接器元件16的两个转子条14。转子条14由相邻的环12有效共用，以使所有四个环12连接，有效地限定了移位笼13构造。因此，对于元件10存在总共四个转子条14。如所示，并且如同图10A和10B中的实施例一样，环12的大致中点与d轴线对准。换言之，环路12与d轴线大致同心。然而，在图10C中所示的实施例中，转子条14并未与q轴线对准，而是从q轴线转移一定角(或距离)。如所绘，实施例中存在四个极点电路200。在四个环路12的中心(或中点)与d轴线未对准时，这是移位笼实施例。

如图10A-10B中所示，各个实施例构造成使得d轴线与连接器元件16的中点大致对准。环路12或多个内环路可与d轴线大致同心。然而，取决于实施例，转子条14或相邻转子条14之间的等距轴线可与q轴线对准，如分别在图10A和10B中所示。相反，例如，如图10C中所示，转子条14或相邻转子条14之间的等距轴线可从与q轴线的对准偏移或移位。所示实施例构造用于在四极机器100中使用。对本领域技术人员而言将显而易见的是，允许元件10的其它构造，而不脱离本发明的方面。例如，构造用于在八极机器100中使用的元件10相比之下将具有至少八个转子条14。在本发明的实施例中，转子条14的数量将等于机器100的极点的数量(例如，见图10A和10C)。相比之下，在其它实施例中，如，图10B中所示的元件10，转子条14的数量(例如，八个)可为机器100的极点数量(例如，四个)的两倍。清楚的是，元件10的其它构造在本发明的方面下可用，而并未脱离本发明的意图，该其它构造具有相对于元件10构造用于其的机器100的极点的数量不同的转子条14数量。

参照图11和12A，示出了根据本发明的实施例的转子结构构件10的一部分的俯视图的示意图。(这些示意图使得实际上好像构件10的一部分开启并且在页面的平面上以平面方式展开成平的)。构件10包括连接于多个连接元件16的多个转子条14。图11中的构件10包括机器100的每个极点(未示出)的单个环12。两个相邻的转子条14与q轴线对准，并且环12的大致中点与d轴线对准。图11中右侧上的环12与d轴线大致同心。各个极点电路包括环12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。作为备选，图12A的构件10包括机器100的每个极(未以其整体示出)的多个环12。各个极点电路200中的多个同心环12还可有助于进一步增大凸极性。在极点电路200中具有带不同节距的多个环12(对单个环12)导致相比于具有单个环的机器的L_d的、沿d轴线进一步减小的电感L_d。沿d轴线的电感的该减小引起机器的凸极性的期望增大。例如，如果一个环12断开，则附加益处在于剩余环将支持凸极性的增大。示出了构件10上的每个极的三个环12。环12的最外侧两个相邻的转子条14与q轴线对准，并且多个环12的大致中点与d轴线对准。图12A中右侧上的环12与d轴线大致同心。应当显而易见的是，尽管绘出了三个环12，但其它构造和数量为可允许的，而不脱离本发明的方面。各个极点电路200包括多个同心环12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。

参照图12B，示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图12A的构件10的透视图的示意图。图12B绘出了其中具有直的永磁体40的多层四极IPM100的转子叠层20。所示实施例的一些性质类似于图8A中所示的实施例。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。如同多层IPM一样，典型地存在多个成排的开口22和用于各个极点的位于其中的永磁体40。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。以该方式，图12B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。然而，存在用于各个环或环路12的两个内环或环路12(见图12A)。如所示，用于两个内环或环路12中的各个的转子条14也插入到磁体40附近的开口24中。各个极点电路200包括多个同心环12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。如所示，环路12的多个转子条14中的各个与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

参照图13和14A，示出了根据本发明的实施例的转子结构构件10的一部分的俯视图的示意图。(这些示意图使得实际上好像构件10的一部分开启并且在页面的平面上以平面方式展开成平的)。构件10包括连接于多个连接元件16的多个转子条14。转子条14由相邻的环路或环12共用。就此而言，环12共同地形成笼13。图13中的构件10包括具有机器100的每个极(未示出)的单个环路12的笼13。单个共用的转子条14与q轴线对准，并且笼13的环路12的大致中点与d轴线对准。图13中的右侧上的笼13的环12与d轴线大致同心。各个极点电路200包括环12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位笼实施例。作为备选，图14A的构件10包括还具有机器100的每个极点(未示出)的多个内环12的笼13。相比于具有每个极点电路200的仅单个环的实施例，附加的多个环12还可有助于进一步增大凸极性。除笼13之外，存在构件10上的每个极点的两个内环12。笼13的共用的转子条14与q轴线对准，并且多个内环12和笼13的大致中点与d轴线对准。图14A中的右侧上的环12和笼13与d轴线大致同心。各个极点电路200包括多个同心环12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在三个环路或环12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位笼实施例。应当显而易见的是，尽管除笼13之外绘出了两个环12，但其它构造和数量为可允许的，而并未脱离本发明的方面。

参照图14B，示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图和从图14A的构件10的透视图的示意图。图14B绘出了其中具有直的永磁体40的组合的多层/辐条型四极IPM100的转子叠层20。所示实施例的一些性质类似于图7A和8A两者中所示的实施例。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。如同多层IPM一样，典型地存在多个成排的开口22和用于各个极点的位于其中的永磁体40。如所示，IPM100的辐条型方面还包括沿径向设置在多个开口22中的磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地存在邻近永磁体40的任一端的开口24。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。如图14A中所示，外环12共用公共转子条14，从而限定笼13。以该方式，图14B中的构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。共用共同的转子条14的四个转子环路12因此限定笼13。因此，笼13可由四个转子条14和总共八个连接器元件16形成。然而，还存在用于各个外环或环路12的两个内环或环路12(见图14A)。如所示，用于两个内环或环路12中的各个的转子条14也插入到磁体40附近的开口24中。用于笼13的转子条14可插入在辐条型磁体40附近的开口24中。用于两个内环路或环12的转子条14可插入在多层型磁体40附近的开口24中。各个极点电路200包括多个同心环12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在三个环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位笼实施例。如所示，环路12的多个转子条14中的各个与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

参照图15，示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的(整个)部分的俯视图。图15绘出了其中具有直的永磁体40的多层四极IPM100的转子叠层20。如本文中论述的，磁体40不限于仅直形状的磁体。该实施例在一些方面类似于图9A和9B和图14A和14B中所示的实施例。转子构件10可称为具有内环或环路构造的移位笼。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个开口22，其取决于特定实施例可在其中设置一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在永磁体40的任一端附近的开口或剩余开口24。仅为了示例性目的，大致包绕转子构件的定子和/或定子绕组并未示出。如同多层IPM一样，典型地存在多个成排的开口22和用于各个极点的位于其中的永磁体40。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。在该构造中，仅单个转子条14置于各个极点中的开口24中(见图9A)。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。连接元件16将转子条14从第一极点连接于相邻极点的转子条14，从而使元件10移位，产生移位笼13构造。以该方式，构件10实施例具有四个转子环路12，其均由两个转子条14和两个连接元件16构成，从而匹配特定机器100的极点的数量(即，四个)。然而，由于实施例的移位笼构造，四极机器100如所绘地仅需要总共四个转子条14和八个连接元件16。在该特定实施例中，转子条14位于多层转子叠层20的最远内侧开口24中。应当显而易见的是，转子条可位于叠层20的其它开口24中。此外，用于各个极点的两个附加内环路12也在它们的构造中移位。各个极点电路200包括多个同心环12。如所绘，构件10在实施例中将具有四极电路200。在三个环路12的中心(或中点)并未与d轴线对准时，这是移位笼实施例。如所示，环路12的多个转子条14中的各个与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

参照图16，示出了具有构件10的电机100的转子叠层20部分的一部分的俯视图。图16绘出了其中具有直的永磁体40的单层四极IPM100的转子叠层20。(该实施例在一些方面类似于图3A和3B中所示的实施例)。如所示和本领域中已知，转子叠层20包括多个定子绕组(未示出)，并且定子绕组的内侧设置了位于转子叠层20中的一个或更多个开口22中的一个或更多个永磁体40。一旦永磁体40设置在开口22内，则典型地仍存在邻近永磁体40的任一端的开口24。

多个转子条14设置在沿纵向穿过转子叠层20的叠堆的多个开口24中。连接于转子条14的两端的连接元件16在转子叠层20的叠堆的任一端处或附近。在该实施例中，一个或更多个环12(即，转子条14和连接元件16)分成两个或更多个环12。如所示，存在置于开口24中的两个转子条14，并且存在连接两个转子条14的两个连接元件16。以该方式，图16中的构件10实施例具有四个环路12，其中各个环路12由用于特定机器100的四个转子条14和四个连接元件16构成。通过将环路分成多个环路(称为"分开的转子条"构造)，提供了故障容差。只要多个环路12中的至少一个环路12仍起作用，则环12将能够引入期望的环凸极性。应当显而易见的是，在本发明的方面下，经由设计、连接元件16、转子条14、环路12和/或笼13分成除所示之外的两个或更多个元件的各种构造是可能的。例如，元件可具有除仅为二之外的其它数量(如图16中所绘)。各个极点电路200包括环或环路12。尽管仅绘出了两个极点电路200，但构件在实施例中将具有四个极点电路200。在环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。如所示，环路12的多个转子条14中的各个与多个磁体40共同位于多个开口22中。通过将多个转子条14置于开口22的未使用的腔24部分中，极点电路200可在不损害马达100的电磁性能的情况下实施。

共同参照图17A和17B，示出根据本发明的方面的机器100中的构件10的一部分的安装的各种实施例的透视图的示意图。17A示出了元件的部分安装，而图17B示出了从图17A的元件的完全安装。可为预先形成(例如，弯曲)的U形元件由传导性非磁性材料制成，包括经由连接元件16连接的两个转子条12。U形元件可插入到机器100的转子90中的两个开口(例如，24)中(未完全示出)。如所示，转子条14中的各个具有延伸超过机器100的转子芯90的长度的延伸部15。延伸部15接着可弯曲并且连接在一起，以形成第二连接元件16，从而形成完整环12，如图17B中所示。延伸部15可通过任何已知的方法连接，包括但不限于硬钎焊、焊接、机械地紧固等。

参照图18中所示的实施例，包括可预先形成(例如，弯曲)的元件的U形元件(类似于图17A中所述的实施例)由传导性非磁性材料制成，包括经由连接元件16连接的两个转子条12。U形元件可插入到机器100的转子90中的两个开口(例如，24)中(未完全示出)。如所示，转子条14中的各个具有延伸超过机器100的转子芯90的长度的延伸部15。在典型实施例中，图18中的实施例的延伸部15不需要与图17A中的实施例的延伸部15一样长。具有延伸部15的由传导材料制成的小的U形端件18可放置成使得端件18的相应延伸部15和U形元件邻近彼此。延伸部15通过适合的手段(例如，硬钎焊、焊接、机械紧固等)连接，从而产生环12。应当注意的是，端件不必是上文所述的U形。例如，在另一个实施例中，没有延伸部15的直元件如连接元件16可用于替代U形端件18，其中连接元件16附接于U形元件并且连接于其。

参照图19中所示的实施例，包括可预先形成(例如，弯曲)的元件的U形元件(类似于图18中所述的实施例)由传导性非磁性材料制成，包括经由连接元件16连接的两个转子条12。U形元件可插入到机器100的转子90中的两个开口(例如，24)中。如所示，转子条14中的各个具有延伸超过机器100的转子90的长度的延伸部15。在典型实施例中，图19中的实施例的延伸部15不需要与图17A中的实施例的延伸部15一样长。由传导材料制成的完整环连接器17可放置成使得U形元件的延伸部15邻近连接器17并且/或者延伸穿过连接器17。延伸部15和/或转子条14可由适合的手段(例如，硬钎焊、焊接、机械紧固等)连接于连接器17，从而产生环路12。

参照图20，示出了根据本发明的方面的构件10的透视图的示意图。d轴线(直轴)和q轴线(象限轴)由分别标为"d"和"q"的箭头表示。如所示，构件10包括四个转子环路或环12。各个环12包括在一端处连接于连接器元件16的两个转子条14。转子条14的其它端连接于单个完整环连接器17。以该方式，所有环12有效地连接于完整环连接器17，从而限定笼13。存在用于元件10的总共八个转子条14。以该方式，互连的四个环路12有效地限定笼13。如所示，环路12的大致中点与d轴线对准。换言之，环路12与d轴线大致同心。类似地，q轴线与两个相邻转子条14之间的中点大致对准。各个极点电路200包括环12。构件在实施例中具有四个极点电路200。在环路12的中心(或中点)与d轴线对准时，这是非移位实施例。

尽管本文中所述的各种实施例具有特定尺寸和构造的大体上公开的磁体40和开口22，但应当显而易见的是，可使用与那些示出的不同的数量、形状和构造，而不脱离本发明的方面。例如，开口22和/或磁体40可为除直的之外的其它形状，例如，包括弯曲的、梯形的、圆形的等，以及它们的组合。

尽管本文中所述的各种实施例具有设置在转子叠层20中的磁体40附近的开口24中的大体上公开的转子导体(例如，转子条14)，但应当显而易见的是，在本发明的方面下，在某些实施例中，转子导体设置在转子的外部90上的开口和/或空隙(例如，凹槽、通道、间隙等)中。换言之，在实施例中，转子导体可置于如下位置，使得至少最初并未由转子叠层材料完全包绕。

基于有限元分析的模拟在各种型号的机器上进行，既针对没有任何转子电路结构的电机(即，相关技术)又针对使用本发明的转子电路结构的实施例的电机。在本文中在图21-24中示出了模拟的一些结果。

小信号凸极性和小信号凸极性角是在本发明的方面下用于无传感器控制的关键信息，并且其使用小信号阻抗来限定。小信号阻抗针对来自操作点电流矢量(id,iq)的电流的小高频变化(Δi_d,Δi_q)限定。小信号阻抗取决于高频电流变化(Δi_d,Δi_q)的定向变化。给定操作点处的小信号凸极性(Δi_d,Δi_q)为高频电流变化的整个定向范围内的最大小信号阻抗与最小小信号阻抗之比。小信号凸极性大于或等于1，并且期望对于适合的无传感器控制性能远大于1。小信号凸极性角为从转子参考系(例如，转子参考系的q轴线)的最大小信号阻抗定向的角移位。小信号凸极性角期望在操作范围内恒定，例如，接近于零，以便实现期望的无编码器控制性能。

参照图21，示出相关技术的IPM机器的电流矢量(i_d,i_q)平面上的小信号凸极性的图表绘出为元素300。相比之下，图22将并入根据本发明的构件的IPM机器的小信号凸极性的轮廓图示为元素350。如图表中所示，所得的凸极性相比于相关技术机器(图21)中的凸极性改进并且增大。

参照图23，示出相关技术的IPM机器的电流矢量(i_d,i_q)平面的小信号凸极性角的轮廓图的图表绘出为元素400。相比之下，图24将并入根据本发明的构件的IPM机器的小信号凸极性角的轮廓图示出为元素450。如图表中所示，相比于相关技术机器(图23)通过使用构件所得的宽角裕度绘出了非常紧的凸极性角。

图25示出了绘出x轴线上的速度(%)对y轴线上的转矩(%)的图表。如所示，当机器使用本发明的构件时，机器的性能可达到图表的左上部分(即，暗色的指向上的箭头)。通过使用本发明的方面，较低机器速度下的全转矩能力为可达到的。(例如，本发明的电机可在低于机器的额定速度的10%的速度下达到50%的转矩能力。在其它实施例中，电机可在机器的额定速度的10%以下的速度下达到超过75%的转矩能力。在又一些实施例中，电机可在低于机器的额定速度的10%的速度下达到超过90%的转矩能力。在又一些实施例中，电机可在低于机器的额定速度的10%的速度下达到100%的转矩能力。)

在本发明的方面下，本文中所述的构件10和电机100可用作实际上用于任何车辆的牵引马达。车辆支承框架连接于一个或更多个电机100。适合用于使用的车辆包括但不限于越野车辆(OHV)、机车、采矿车辆、电动轨道车辆、汽车、卡车、建筑车辆、农用车辆、机场地面服务车辆、叉车、非战略性军用车辆、战略性军用车辆、高尔夫球车、摩托车、轻便摩托车、全地形车辆等。

尽管本文中大体示出和描述的实施例示出了电机100为内部永磁体(IPM)机器，但除本文中所示的那些之外的其它电机可使用本发明的方面，例如，包括PMSRM、SRM和感应机器等。转子电路构件10的各种实施可用于这些各种其它类型的电机中。

根据本发明的另一个方面，一种电机包括转子芯，其包括磁钢；其中构造有多个静止绕组的定子；设置在转子芯内或上的多个开口；以及构造成基于转子电路的部分关于电机的极点位置的定向引入凸极性的转子电路，所述转子电路由传导性非磁性材料制成。

根据本发明的另一个方面，一种电机包括：转子芯；在其中构造有多个静止绕组的定子；设置在转子芯内的多个开口；以及包括设置在预定位置的至少一个极点电路的转子电路结构，其中所述预定位置在从电机的大约q轴线延伸至大约d轴线的范围中。

根据本发明的另一个方面，一种电机包括：转子芯；在其中构造有多个静止绕组的定子；设置在转子芯内的多个开口；穿过其的可旋转轴；以及包括传导性非磁性材料的至少一个环路或环的转子电路结构，其中所述至少一个环路或环关于电机的d轴线大致同心。

根据本发明的另一个方面，内部永磁体(IPM)机器包括用于将电能转换成旋转能的器件；以及用于在高频激励下提供增大的磁性凸极性的器件。

尽管本文中仅示出和/或描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多修改和变化。尽管论述了独立实施例，但本发明涵盖所有那些实施例的所有组合。理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本发明的意图内的所有此类修改和变化。

Claims

1.一种电机(100)，包括：

包括磁钢的转子芯(90)；

其中构造有多个静止绕组的定子(30)；

设置在所述转子芯(90)内或上的多个开口(22)；以及

转子电路(10)，其配置成基于所述转子电路(10)的一部分关于所述电机(100)的极点位置的定向引入凸极性，所述转子电路(10)由传导性非磁性材料制成。

2.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述电机(100)还包括设置在所述多个开口(22)中的多个永磁体(40)。

3.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述电机(100)包括牵引马达。

4.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述转子电路(10)包括连接于多个连接元件(16)的多个转子导体(14)。

5.根据权利要求4所述的电机(100)，其特征在于，所述多个转子导体(14)中的至少一个包括转子条(14)、多股条、多股线和绞合线中的一种。

6.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述转子电路(10)限定环路(12)、移位环路(12)、笼(13)、移位笼(13)和它们的组合中的至少一种的构造。

7.根据权利要求4所述的电机(100)，其特征在于，所述多个转子导体(14)设置在所述多个开口(22)中的一个中。

8.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述转子电路包括至少一个极点电路(200)。

9.根据权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，所述多个磁体(40)和所述转子电路的一部分共同位于所述多个开口(22)中。

10.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述转子电路包括多个环路(12)，其中所述多个环路(12)为同心的。