CN105990926B - 用于内置式永磁体电机的轴向非对称配置 - Google Patents

用于内置式永磁体电机的轴向非对称配置 Download PDF

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Abstract

内置式永磁体电机包括转子，其具有中央轴线和多个轴向段。轴向段包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位。每个轴向间隔的段包括至少一个极，限定特征为相应第一、第二和第三角的相应角配置。第一轴向段限定第一组角配置，第二轴向段限定第二组角配置。转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同。

Description

用于内置式永磁体电机的轴向非对称配置
技术领域
本发明大致涉及一种内置式永磁体电机，更特别地，涉及内置式永磁体电机中的转子槽的配置。
背景技术
内置式永磁体电机通常包括转子，转子具有埋在转子内的具有交替极性的多个磁体。转子在通常包括多个绕组的定子内可旋转。永磁体电机可在定子齿上产生径向力，导致不期望的振动和噪音。
发明内容
本发明公开了一种内置式永磁体电机(interior permanent magnet machine)，包括：转子，其具有中央轴线和多个轴向段，从而所述多个轴向段每个包括至少一个极，限定特征为相应的第一、第二和第三角的角配置；其中，所述多个轴向段包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位；其中，第一轴向段限定第一组角配置，第二轴向段限定第二组角配置；并且其中，转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同。
优选地，所述至少一个极包括：从中央轴线中途通过所述至少一个极的极轴线；第一对槽，被配置为关于极轴线对称且设置在径向内部第一层中，第一角限定在极轴线和所述第一对槽中的一个的第一中心线之间；第二对槽，被配置为关于极轴线对称且设置在径向外部第二层中，第二角限定在极轴线和所述第二对槽中的一个的第二中心线之间；和一对外部槽，被配置为关于极轴线对称且靠近转子的外表面形成，第三角限定在极轴线和所述一对外部槽中的一个的第三中心线之间。
优选地，其中，第一轴向段包括第一极(A)，其直接邻近第二极(B)，且第二轴向段包括第三极(C)，其直接邻近第四极(D)；第一、第二、第三和第四极(A、B、C、D)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(A1、A2、A3)、(B1、B2、B3)、(C1、C2、C3)、(D1、D2、D3)]，其通过相应的第一、第二和第三角表示。
优选地，其中，所述多个轴向段的相邻轴向段绕轴向方向交替地翻转；第一角配置(A1、A2、A3)和第四角配置(D1、D2、D3)相同；且第二角配置(B1、B2、B3)和第三角配置(C1、C2、C3)相同。
优选地，其中，第一轴向段具有极对极非对称性，从而第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同；和第二轴向段具有极对极非对称性，从而第三角配置(C1、C2、C3)与第四角配置(D1、D2、D3)不同。
优选地，其中，当第一角配置中的相应的第一、第二和第三角的至少一个相对于第二角配置的差为临界值或在其之上时，第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同。
优选地，其中，当第一角配置中的相应的第一、第二和第三角的至少两个相对于第二角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同。
优选地，其中，当第一角配置中的相应的第一、第二和第三角的每个相对于第二角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同。
优选地，其中，第一轴向段包括第一极(E)，其直接邻近第二极(F)，且第二轴向段包括第三极(G)，其直接邻近第四极(H)；第一、第二、第三和第四极(E、F、G、H)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(H1、H2、H3)]，其通过相应的第一、第二和第三角表示。
优选地，其中，第一轴向段具有极对极对称性，从而第一角配置(E1、E2、E3)与第二角配置(F1、F2、F3)相同；并且第二轴向段具有极对极对称性，从而第三角配置(G1、G2、G3)与第四角配置(H1、H2、H3)相同。
优选地，其中，第一和第二轴向转子段限定不同组角配置，从而：第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的每个不同；并且第二角配置(F1、F2、F3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的每个不同。
优选地，其中，当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少一个相对于第三角配置的差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
优选地，其中，当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少两个相对于第三角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
优选地，其中，当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的每个相对于第三角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
本发明还公开了一种内置式永磁体电机，包括：转子，其具有中央轴线和多个轴向段，包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位；其中，多个轴向间隔的段每个包括至少一个极，所述极具有极轴线并限定特征为相应第一、第二和第三角的相应角配置；其中，第一轴向段限定第一组角配置，且第二轴向段限定第二组角配置；其中，转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同；其中，所述至少一个极的相应第一角限定在极轴线和第一对槽中的一个的第一中心线之间；其中，所述至少一个极的相应第二角限定在极轴线和第二对槽中的一个的第二中心线之间；其中，所述至少一个极的相应第三角限定在极轴线和一对外部槽中的一个的第三中心线之间；其中，第一轴向段具有极对极非对称性，从而第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同；其中，第二轴向段具有极对极非对称性，从而第三角配置(C1、C2、C3)与第四角配置(D1、D2、D3)不同；其中，所述多个轴向段的相邻轴向段绕轴向方向交替地翻转；其中，第一角配置(A1、A2、A3)和第四角配置(D1、D2、D3)相同；其中，第二角配置(B1、B2、B3)和第三角配置(C1、C2、C3)相同。
本发明还公开了一种内置式永磁体电机，包括：转子，具有中央轴线和多个轴向段，包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位；其中，多个轴向间隔的段每个包括至少一个极，所述极具有极轴线并限定特征为相应的第一、第二和第三角的相应角配置；其中，第一轴向段限定第一组角配置，且第二轴向段限定第二组角配置；其中，转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同；其中，所述至少一个极的相应第一角限定在极轴线和第一对槽中的一个的第一中心线之间；其中，所述至少一个极的相应第二角限定在极轴线和第二对槽中的一个的第二中心线之间；其中，所述至少一个极的相应第三角限定在极轴线和一对外部槽中的一个的第三中心线之间；其中，第一轴向段包括第一极(E)，其直接邻近第二极(F)，且第二轴向段包括第三极(G)，其直接邻近第四极(H)；其中，第一、第二、第三和第四极(E、F、G、H)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(H1、H2、H3)]，其通过相应的第一、第二和第三角表示；其中，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)不同；其中，第二角配置(F1、F2、F3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的不同；其中，第一轴向段具有极对极对称性，从而第一角配置(E1、E2、E3)与第二角配置(F1、F2、F3)相同；并且其中，第二轴向段具有极对极对称性，从而第三角配置(G1、G2、G3)与第四角配置(H1、H2、H3)相同。
一种内置式永磁体电机包括转子，其具有中央轴线和多个轴向段。轴向段包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位。每个轴向间隔的段包括至少一个极，限定特征为相应第一、第二和第三角的相应角配置。第一轴向段限定第一组角配置，第二轴向段限定第二组角配置。转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同。
所述至少一个极包括从中央轴线中途通过所述至少一个极的极轴线，和第一对槽，其被配置为关于极轴线对称且设置在径向内部第一层中。第一角限定在极轴线和所述第一对槽中的一个的第一中心线之间。第二对槽被配置为关于极轴线对称且设置在径向外部第二层中。第二角限定在极轴线和所述第二对槽中的一个的第二中心线之间。一对外部槽被配置为关于极轴线对称且靠近转子的外表面形成。第三角限定在极轴线和一对外部槽中的一个的第三中心线之间。
在第一实施例中，第一轴向段包括第一极(A)，其直接邻近第二极(B)，第二轴向段包括第三极(C)，其直接邻近第四极(D)。第一、第二、第三和第四极(A、B、C、D)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(A1、A2、A3)、(B1、B2、B3)、(C1、C2、C3)、(D1、D2、D3)]，其通过相应第一、第二和第三角表示。所述多个轴向段的相邻轴向段可绕轴向方向交替地翻转。第一角配置(A1、A2、A3)和第四角配置(D1、D2、D3)相同。第二角配置(B1、B2、B3)和第三角配置(C1、C2、C3)相同。第一轴向段具有极对极非对称性，从而第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同。第二轴向段具有极对极非对称性，从而第三角配置(C1、C2、C3)与第四角配置(D1、D2、D3)不同。这是允许减小扭矩脉动和极通阶数径向力二者的这些特征的组合。
当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少一个相对于第二角配置的差为临界值或在其之上时，第一角配置(A1、A2、A3)可与第二角配置(B1、B2、B3)不同。当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少两个相对于第二角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(A1、A2、A3)可与第二角配置(B1、B2、B3)不同。当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的每个相对于第二角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(A1、A2、A3)可与第二角配置(B1、B2、B3)不同。
在第二实施例中，第一轴向段包括第一极(E)，其直接邻近第二极(F)，第二轴向段包括第三极(G)，其直接邻近第四极(H)。第一、第二、第三和第四极(E、F、G、H)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(H1、H2、H3)]，其通过相应第一、第二和第三角表示。第一轴向段具有极对极对称性，从而第一角配置(E1、E2、E3)与第二角配置(F1、F2、F3)相同。第二轴向段具有极对极对称性，从而第三角配置(G1、G2、G3)与第四角配置(H1、H2、H3)相同。第一和第二轴向转子段限定不同组角配置，使得：第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的每个不同；并且第二角配置(F1、F2、F3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的每个不同。这是允许减小扭矩脉动和极通阶数径向力二者的这些特征的组合。
当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少一个相对于第三角配置的差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)可与第三角配置(G1、G2、G3)不同。当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少两个相对于第三角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)可与第三角配置(G1、G2、G3)不同。当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的每个相对于第三角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)可与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是内置式永磁体电机的示意性局部透视图，示出具有多个轴向间隔段的转子，包括第一和第二轴向段；
图2是图1的一部分的示意横截面图；
图3是第一轴向段的根据第一实施例的示意性局部横截面图；
图4是第二轴向段的根据第一实施例的示意性局部横截面图；
图5是第一轴向段的根据第二实施例的示意性局部横截面图；和
图6是第二轴向段的一部分根据第二实施例的示意性局部横截面图。
具体实施方式
参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记指向相同或相似的构件，图1是内置式永磁体电机10的示意性透视图，所述内置式永磁体电机10具有绕中央轴线14布置的转子12。转子12在大体环形的定子(未示出)内可旋转。图2是图1的一部分的示意性横截面图。参考图1-2，转子12形成有多个槽16，所述槽延伸到转子12中并限定出具有任何合适形状的三维容积。所有槽16或一部分槽26可填充有永磁体17。槽16可布置在径向内部第一层18和径向外部第二层20中。
参考图1，转子12包括多个极22，每个极具有相应的极轴线24，其从中央轴线14延伸并半路或中途通过相应的极。转子12可形成有任意数量的极或槽。在一个例子中，转子12形成有8个极和72个定子槽。在另一个例子中，转子12形成有10个极。
参考图1，转子12包括多个轴向段26，其绕中央轴线14轴向地取向或轴向间隔开。轴向方向X平行于中央轴线14。轴向段26可在最终装配期间堆叠在一起。为了说明目的，转子12显示有第一、第二、第三和第四轴向段30、32、34和36；但是可以使用任何数量的轴向段。
如图1所示，轴向段30、32、34和36成形为环形件或环的形式，其具有内表面38和外表面40。第二轴向段32直接轴向地在一侧邻近第一轴向段30、在另一侧邻近第三轴向段34。第三轴向段34直接轴向地在一侧邻近第二轴向段32、在另一侧邻近第四轴向段36。
参考图2，示出了代表性极42。每个极42包括第一对槽44，它们关于极轴线46对称且沿径向内部第一层18布置。第一对槽44的每个槽限定各自的中心线。参考图2，第一角50限定在通过第一对槽44中的一个(任一个，因为它们相对于极轴线46对称)的中心的第一中心线和极轴线46之间。每个极42包括第二对槽52，它们关于极轴线46对称且沿径向外部第二层20布置。第二对槽52的每个槽限定各自的中心线。参考图2，第二角56限定在通过第二对槽52中的一个(任一个，因为它们相对于极轴线46对称)的中心的第二中心线和极轴线46之间。
每个极42包括一对外部槽58，其形成在转子12的外表面附近。第三中心线60从中心轴线14延伸通过所述对外操58的一个的中心(任一个，因为它们相对于极轴线46对称)。第三角62限定在第三中心线60和极轴线46之间。第一、第二和第三角50、56、62的组(50、56、62)特征在于或限定每个极42的槽配置或“角配置”。
转子12被配置为具有轴向的非对称配置，从而直接相邻的轴向段(诸如第一和第二轴向段30、32)限定不同组角配置。关于两个实施例描述轴向非对称配置：图3-4中所示的第一实施例和图5-6中所示的第二实施例。第一轴向段30(在第二实施例中为130)限定第一组角配置31(131)，第二轴向段32(132)限定第二组角配置33(133)。转子12被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置31(131)与第二组角配置33(133)不同，如以下所述。
轴向非对称配置有助于减小电机10产生且通过定子齿(未示出)传递的径向力，导致变速器外壳(未示出)中的不期望有的噪音。噪音频率可特征在于极和非极通阶数。极通阶数(pole pass order)是转子12中的极的数量和其的整数倍。例如，8极电机具有8、16、24、32、40等的极通阶数。齿力可利用例如麦斯威尔应力张量方法计算。一旦齿力被计算，不同的阶数在执行快速傅里叶变换(FFT)之后被计算。FFT提取每个阶数的大小和相。
第一实施例
第一实施例中，参考图3，第一轴向段30包括第一极66(A)，其直接邻近第二极68(B)。第一、第二、第三和第四极66、68、70、72的每个限定相应的第一、第二、第三和第四极轴线67、69、71、73，其从中央轴线14延伸半路或中途通过相应极。参考图4，第二轴向段32包括第三极70(C)，其直接邻近第四极72(D)。第一、第二、第三和第四极66、68、70、72的每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置74、76、78、80[(A1、A2、A3)、(B1、B2、B3)、(C1、C2、C3)、(D1、D2、D3)]，其通过参考图2描述的相应第一、第二和第三角50、56、62表示。通过第一和第二极66(A)、68(B)所示的图案可对第一轴向段30的其余部分(未示出)重复。通过第三和第四极70(C)、72(D)所示的图案可对第二轴向段32的其余部分(未示出)重复。尽管在该实施例中示出两极图案，还可使用三极或四极图案。第一轴向段30限定第一组角配置31，第二轴向段32限定第二组角配置33。转子12被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置31与第二组角配置33不同，如以下所述。如果第一组中的任何角配置与第二组不同的话，则第一组角配置31可与第二组角配置33不同。
在第一实施例中的堆叠组装期间，所述多个轴向段26的交替段可沿轴向方向翻转，以抵消非极通阶数力，例如，第68阶。当相邻轴向段交替翻转(诸如翻转第二和第四轴向段32、36，而不是第一和第三轴向段30、34)时，非极通阶数减小或消除，同时极通阶数没有被影响。由此，第一角配置74(A1、A2、A3)和第四角配置80(D1、D2、D3)相同，即相应的角相同(A1＝D1、A2＝D2、A3＝D3)。类似地，第二角配置76(B1、B2、B3)和第三角配置78(C1、C2、C3)相同。参考图1，第一极A沿轴向方向X直接邻近第三极C。如图1所示，第二极B沿轴向方向X直接邻近第四极D。
另外，在第一实施例中，所述多个轴向段26的每个中的相邻极可布置在非对称角度处，即转子磁体17可非对称地布置在北极和南极之间。参考图3，第一轴向段30具有极对极非对称性，从而第一角配置74(A1、A2、A3)与第二角配置76(B1、B2、B3)不同。参考图4，第二轴向段32具有极对极非对称性，从而第三角配置78(C1、C2、C3)与第四角配置80(D1、D2、D3)不同。北极和南极之间的不同磁体角度或极对极非对称性用于减小扭矩脉动和极通阶数径向力，特别地，对于具有8个极和72个定子槽几何配置的转子12，其具有为第72的扭矩脉动阶数。并且，对于具有8个极和72个定子槽组合的转子12，非极通阶数是第68阶。
如果三个角中的至少一个角相对于另一角配置中的同一角的差(│Ai-Bi│)(即，角A1与角B1相比，但角A1没有与角B2相比较)在临界值或在其之上，角配置可特征为“不同的”。在一个例子中，临界值是1％或更多。因而，如果角A3和B3之间的差为约1％或更多，则第一角配置74(A1、A2、A3)与第二角配置76(B1、B2、B3)不同。在一个例子中，第一角配置74(A1、A2、A3)是(52、50.5、0.2)度，第二角配置76(B1、B2、B3)是(52、50.5、3.75)度。临界值对于每个应用可不同地限定。
如果所述三个角的至少两个相对于另一角配置的同一角的差为临界值或在其之上，角配置可特征为“不同的”。因而，如果角A1和B1之间以及角A3和B3之间的相应差为约1％或更多，则第一角配置74(A1、A2、A3)与第二角配置76(B1、B2、B3)不同。在一个例子中，第一角配置74(A1、A2、A3)是(52、48.7、0.2)度，第二角配置76(B1、B2、B3)是(55、48.7、3.75)度。如果所述三个角的每个相对于另一角配置的同一角的相应差为临界值或在其之上，即，如果角A1和B1之间、角A2和B2之间以及角A3和B3之间的相应差每个为约1％或更多，则角配置可特征为“不同的”。
如果三个角中的每个角相对于另一角配置中的同一角的差(即，角A1与角C1相比，但角A1没有与角C2相比较)在容差因子内，角配置可特征为“相同的”。在一个例子中，容差因子是0.1％或更少。
总体来说，在第一实施例中，所述轴向段26具有极对极的非对称性，且交替地绕轴向方向X翻转，以便减小或消除径向力和扭矩脉动。
第二实施例
参考图5-6，第二实施例示出内置式永磁体电机，其包括具有中央轴线114的转子112。第一轴向段130的一部分在图5中示出，第二轴向段132的一部分在图6中示出。在第一和第二实施例二者中，特征为第一、第二和第三角(50、56、62)的角配置在两个直接相邻的轴向转子段中不同。参考图5-6，第一轴向段130限定第一组角配置131，第二轴向段132限定第二组角配置133。转子112被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置131与第二组角配置133不同。但是，在第二实施例中，在各个轴向段26内存在极对极对称性，如以下详细描述。
参考图5，第一轴向段130包括第一极166(E)，其直接邻近第二极168(F)。参考图6，第二轴向段132包括第三极170(G)，其直接邻近第四极172(H)。第一、第二、第三和第四极166、168、170、172的每个限定相应的第一、第二、第三和第四极轴线167、169、171、173，其从中央轴线14延伸半路或中途通过相应极。四个极166、168、170、172的每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置174、176、178、180[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(H1、H2、H3)]，其通过参考图2描述的相应第一、第二和第三角50、56、62表示。通过第一和第二极166、168(E、F)所示的图案可对第一轴向段130的其余部分(未示出)重复。通过第三和第四极170、172(G、H)所示的图案可对第二轴向段132的其余部分(未示出)重复。
参考图5，第一轴向段130具有极对极对称性，从而第一角配置174(E1、E2、E3)与第二角配置176(F1、F2、F3)大体相同。参考图6，第二轴向段132具有极对极对称性，从而第三角配置178(G1、G2、G3)与第四角配置180(H1、H2、H3)大体相同。由此，在各个轴向段26内，相应的槽尺寸和形状可相同。
参考图5-6，第一角配置174(E1、E2、E3)与第三角配置178(G1、G2、G3)和第四角配置180(H1、H2、H3)不同。第二角配置176(F1、F2、F3)与第三角配置178(G1、G2、G3)与第四角配置180(H1、H2、H3)大体相同。
总而言之，当北极角配置与南极角配置不同时，产生非极通阶数。在第一实施例中，非极通阶数通过将转子芯部段轴向地翻转而抵消。由于北极和南极之间的不同角配置，扭矩脉动和极通阶数径向力减小。在第二实施例中，因为每个轴向段26具有相同的北极和南极角配置，不产生非极通阶数。但是通过改变轴向段26的不同轴向段之间的角配置，扭矩脉动和极通阶数径向力减小。这是允许减小扭矩脉动和极通阶数径向力二者的这些特征的组合。第一和第二实施例每个减小扭矩脉动和极通阶数径向力二者。
参考图2所述的第一、第二、第三角50、56、62可优化以获得用于相应转子12和112(在图5-6中示出)的期望平均水平。该优化可被经验地执行或通过本领域中已知的常规计算机建模方法执行。在一个例子中，第一角50范围为大约51.5至57度，第二角56范围为大约48至53度，第三角62范围为大约0至4.25度。
尽管已经对执行本发明的较佳模式和其他实施例进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。此外，在本说明书中提过的各实施例的特征或附图中所示的实施例不是必须被理解为独立于彼此的实施例。但是，可以的是，实施例的其中一个例子中的的每个特征都可与来自其他实施例的其他期望特征的一个或多个组合，导致没有用文字描述或参考附图的其他实施例。相应地，这样的其他实施例落入所附权利要求的范围的框架中。
相关申请的交叉引用
本发明要求美国临时申请62/135,909的优先权，其在2015年3月20日递交，在此整体通过引用而并入。

Claims (8)

1.一种内置式永磁体电机，包括：
转子，其具有中央轴线和多个轴向段，从而所述多个轴向段每个包括至少一个极，限定出以相应的第一、第二和第三角为特征的角配置；
其中，所述多个轴向段包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位；
其中，第一轴向段限定第一组角配置，且第二轴向段限定第二组角配置；并且
其中，转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同；
其中，所述至少一个极包括：
从中央轴线中途通过所述至少一个极的极轴线；
第一对槽，被配置为关于极轴线对称且设置在径向内部第一层中，第一角限定在极轴线和所述第一对槽中的一个的第一中心线之间；
第二对槽，被配置为关于极轴线对称且设置在径向外部第二层中，第二角限定在极轴线和所述第二对槽中的一个的第二中心线之间；和
一对外部槽，被配置为关于极轴线对称且靠近转子的外表面形成，第三角限定在极轴线和所述一对外部槽中的一个的第三中心线之间；
其中：
第一轴向段包括第一极(E)，其直接邻近第二极(F)，且第二轴向段包括第三极(G)，其直接邻近第四极(H)；
第一、第二、第三和第四极(E、F、G、H)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(H1、H2、H3)]，其通过相应的第一、第二和第三角表示。
2.如权利要求1所述的电机，其中：
第一轴向段具有极对极对称性，从而第一角配置(E1、E2、E3)与第二角配置(F1、F2、F3)相同；并且
第二轴向段具有极对极对称性，从而第三角配置(G1、G2、G3)与第四角配置(H1、H2、H3)相同。
3.如权利要求1所述的电机，其中，第一和第二轴向转子段限定不同组角配置，从而：
第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的每个不同；并且
第二角配置(F1、F2、F3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)的每个不同。
4.如权利要求3所述的电机，其中，当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少一个相对于第三角配置的差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
5.如权利要求3所述的电机，其中，当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的至少两个相对于第三角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
6.如权利要求3所述的电机，其中，当第一角配置中的相应第一、第二和第三角的每个相对于第三角配置的相应差为临界值或在其之上时，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)不同。
7.一种内置式永磁体电机，包括：
转子，其具有中央轴线和多个轴向段，包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位；
其中，多个轴向段每个包括至少一个极，所述极具有极轴线并限定特征为相应第一、第二和第三角的相应角配置；
其中，第一轴向段限定第一组角配置，且第二轴向段限定第二组角配置；
其中，转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同；
其中，所述至少一个极的相应第一角限定在极轴线和第一对槽中的一个的第一中心线之间；
其中，所述至少一个极的相应第二角限定在极轴线和第二对槽中的一个的第二中心线之间；
其中，所述至少一个极的相应第三角限定在极轴线和一对外部槽中的一个的第三中心线之间；
其中，第一轴向段具有极对极非对称性，从而第一角配置(A1、A2、A3)与第二角配置(B1、B2、B3)不同；
其中，第二轴向段具有极对极非对称性，从而第三角配置(C1、C2、C3)与第四角配置(D1、D2、D3)不同；
其中，所述多个轴向段的相邻轴向段绕轴向方向交替地翻转；
其中，第一角配置(A1、A2、A3)和第四角配置(D1、D2、D3)相同；
其中，第二角配置(B1、B2、B3)和第三角配置(C1、C2、C3)相同。
8.一种内置式永磁体电机，包括：
转子，具有中央轴线和多个轴向段，包括第一轴向段和第二轴向段，其沿轴向方向邻近彼此定位；
其中，多个轴向段每个包括至少一个极，所述极具有极轴线并限定特征为相应的第一、第二和第三角的相应角配置；
其中，第一轴向段限定第一组角配置，且第二轴向段限定第二组角配置；
其中，转子被配置为具有轴向非对称配置，从而第一组角配置与第二组角配置不同；
其中，所述至少一个极的相应第一角限定在极轴线和第一对槽中的一个的第一中心线之间；
其中，所述至少一个极的相应第二角限定在极轴线和第二对槽中的一个的第二中心线之间；
其中，所述至少一个极的相应第三角限定在极轴线和一对外部槽中的一个的第三中心线之间；
其中，第一轴向段包括第一极(E)，其直接邻近第二极(F)，且第二轴向段包括第三极(G)，其直接邻近第四极(H)；
其中，第一、第二、第三和第四极(E、F、G、H)每个限定相应的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(H1、H2、H3)]，其通过相应的第一、第二和第三角表示；
其中，第一角配置(E1、E2、E3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)不同；
其中，第二角配置(F1、F2、F3)与第三角配置(G1、G2、G3)和第四角配置(H1、H2、H3)不同；
其中，第一轴向段具有极对极对称性，从而第一角配置(E1、E2、E3)与第二角配置(F1、F2、F3)相同；并且
其中，第二轴向段具有极对极对称性，从而第三角配置(G1、G2、G3)与第四角配置(H1、H2、H3)相同。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10284121B2 (en) * 2016-09-29 2019-05-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Permanent magnet motor with absolute rotor position detection
US10218234B2 (en) 2016-12-02 2019-02-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Electric motor with asymmetric design for improved operation
EP3352331A1 (de) * 2017-01-19 2018-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Rotorblech für einen permanenterregten elektromotor und rotor
EP3611825A4 (en) * 2017-04-13 2020-12-23 Kabushiki Kaisha Toshiba ROTOR FOR A DYNAMO-ELECTRIC MACHINE
CN107425630B (zh) * 2017-05-27 2020-01-10 南京航空航天大学 一种交替极内置式永磁电机转子
DE102017005415A1 (de) * 2017-06-09 2018-12-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Synchronmaschine mit Magnetflussablenkung
CN108390483B (zh) * 2018-03-16 2020-12-15 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 转子结构、永磁辅助同步磁阻电机及电动汽车
DE102019117364A1 (de) * 2019-06-27 2020-12-31 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Rotor für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine für ein Fahrzeug und Fahrzeug
DE102019132188A1 (de) 2019-11-27 2021-05-27 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Rotorblech, Rotorblechpaket, Rotor, elektrische Maschine und Fahrzeug

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005017481A1 (de) * 2005-04-15 2006-10-26 Compact Dynamics Gmbh Linearaktor
DE102010043224A1 (de) * 2010-11-02 2012-05-03 Robert Bosch Gmbh Wirkungsgradoptimierte Synchronmaschine
CN103378699A (zh) * 2012-04-17 2013-10-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 轴向不对称永磁体电机
CN103988399A (zh) * 2011-12-23 2014-08-13 三菱电机株式会社 永磁型电动机
CN103986295A (zh) * 2013-02-07 2014-08-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 内置永磁体电机

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4270942B2 (ja) * 2003-05-29 2009-06-03 株式会社日立製作所 電動機
US6867524B2 (en) * 2003-06-04 2005-03-15 Ford Global Technologies, Llc Rotor skew methods for permanent magnet motors
US7556082B2 (en) * 2006-03-29 2009-07-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Interior permanent magnet rotors with multiple properties and methods of making same
JP5123008B2 (ja) * 2008-03-05 2013-01-16 株式会社ミツバ ブラシレスモータ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005017481A1 (de) * 2005-04-15 2006-10-26 Compact Dynamics Gmbh Linearaktor
DE102010043224A1 (de) * 2010-11-02 2012-05-03 Robert Bosch Gmbh Wirkungsgradoptimierte Synchronmaschine
CN103988399A (zh) * 2011-12-23 2014-08-13 三菱电机株式会社 永磁型电动机
CN103378699A (zh) * 2012-04-17 2013-10-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 轴向不对称永磁体电机
CN103986295A (zh) * 2013-02-07 2014-08-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 内置永磁体电机

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