CN1203602C

CN1203602C - 永磁转子

Info

Publication number: CN1203602C
Application number: CNB011325046A
Authority: CN
Inventors: 内藤真也; 日野阳至
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: DE60108424T2; DE60108424D1; EP1361641B1; US20020041127A1; TWI244816B; DE60111144D1; US6741003B2; US6555940B2; DE60111144T2; JP2002078259A; EP1184956B1; US20030102755A1; CN1340898A; EP1361641A1; EP1184956A1

Abstract

本发明的目的在于减少扭矩波动和减速下变动的扭矩。设嵌入于各对应层的狭缝部12A-12C中的永磁铁PM的长度，按从转子铁心11的外周侧观察的顺序，是L₁、L₂＝(L₂₁+L₂₂)与L₃＝(L₃₁+L₃₂)，则满足关系式SL₂＜SL₃与L₁＜L₂＜L₃。这样，当转子组装到旋转式电力装置中时，在由嵌入到狭缝部12A-12C的各个永磁铁PM分别产生的总磁通量φ₁、φ₂、φ₃间成立下述关系：φ₁＜φ₂＜φ₃。

Description

永磁转子

技术领域

本发明涉及构成永磁型旋转式电力装置如永磁电动机与永磁发电机的永磁转子，特别涉及到适用于内转子型永磁旋转式电力装置、能减少扭矩波动和减小低速下变动的扭矩的嵌入式磁铁(磁体)型永磁转子。

背景技术

常规的嵌入式磁铁型的永磁转子业已公开于例如(公开)日本专利申请平11-262205或平11-206075中，这种永磁转子如图12相对于一个磁极的形状以端视图所示，具有一在多层上形成有一组狭缝2A、2B、2C的转子铁心1。各个狭缝2A-2C具有弧形的端面，且构型成使其纵向端位于转子铁心1外周向表面的邻区而以其纵向中部径向地位于上述端部内侧，并沿轴向(垂直于图12的平面)延伸至转子铁心1的相对端，且其横剖面形状与端面的形状相同。

为了形成具有嵌入式永磁铁的转子铁心1的永磁转子10，可将粘合磁铁(塑性磁铁)充填到狭缝2A-2C(或充填到磁场)中并加以固化(即通过注射模制形成)，或将分别加工成狭缝2A-2C形状的永磁铁配合到狭缝2A-2C中。此外，在图12所示的永磁转子10中，一定厚度的桥接件形成于狭缝2A-2C的纵向端(接近转子铁心1外周向表面的部分)与铁心1的外周向表面之间，以便转子铁心1的径向外部(外周向表面侧的部分)与径向内部(中心轴线侧的部分)相对于相应的狭缝2A-2C不会为狭缝2A-2C完全隔开。

发明内容

但在上述的常规永磁转子10中，当转子组装到旋转式电力装置中，如图13所示，转子与定子间间隙中形成的磁通密度分布则近似矩形波形，使得畸变系数加大，导致扭矩波动加大和增大低速下变动的扭矩。

鉴于现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一永磁转子，其能够影响降低的扭矩波动和轮齿扭矩。

为了实现前述目的，本发明的特征在于一种带有一转子铁心的永磁转子，其具有一组永磁铁，对各个磁极来说嵌入于其的一些层中，在嵌入有上述永磁铁的不是构成此转子铁心径向最外磁铁层的部分狭缝部之间，形成了其中无永磁铁嵌入的空位狭缝，且使得此转子铁心径向外侧上的空位狭缝小于转子铁心内侧上的空位狭缝，同时当此转子组装到旋转式电力装置中时，各个永磁铁所产生的总磁通量在此转子铁心径向内侧上永磁铁层中的大于其径向外侧上的。

本发明的特征在于一种带有一转子铁心的永磁转子，其具有一组永磁铁，对各个磁极来说嵌入于其的一些层中，其中所述转子铁心的磁极是由内嵌有对各磁极具有不同特性的永磁铁的狭缝部构成；所述永磁铁的剩余磁通密度在此转子铁心径向内侧的层中小于在其径向外侧上的；而当转子组装到旋转式电力装置中时，由各个永磁铁产生的总磁通密度量，在此转子铁心径向内侧上永磁铁层中的大于其径向外侧上的。

本发明的特征在于一种带有一转子铁心的永磁转子，其具有一组永磁铁，对各个磁极来说嵌入于其的一些层中，其中所述转子铁心的磁极是由其内嵌有所述永磁铁的狭缝部构成；一组由不同类型而组合的永磁铁嵌入层中所述的狭缝部段至少之一；设所述转子铁心的在端视图中的纵向长度与各层中所含剩余磁通密度之积的和除以所述转子铁心端视图中各层内所有永磁铁纵向长度之和，是各层中平均剩余磁通密度，则在此转子铁心径向内侧层中的此平均剩余磁通密度小于其径向外侧上的；而当此转子被安装于旋转式电子装置时，由各永磁铁所产生的总磁通量在此转子铁心径向内侧上永磁铁层中的大于其径向外侧上的。

本发明的特征在于，所述的永磁转子，部分所述的狭缝部段中形成有其中未嵌设永磁体的空位狭缝。

本发明的特征在于，一种带有一转子铁心的永磁转子，其具有一组永磁铁，对各个磁极来说嵌入于其的一些层中，其中在所述转子铁心在端视图中的上述永磁铁间的距离是不同的，使得它们在朝向永磁铁的纵向端处较宽而在朝向其纵向中间部分处较窄。

本发明的特征在于，在所述本发明的永磁转子中，由各连接所述转子铁心的端视图中任何相邻永磁铁相应纵向端与其转动中心的两条直线所形成的角度，在转子铁心径向内侧上层中的小于其径向外侧上的且小于由连接磁极中心与所述转动中心的直线和连接组成此径向最外层的永磁铁一纵向端子所述转动中心的直线形成的角度，同时大于由通过相邻磁极与所述转动中心间的空间直线和连接组成此径向最外层的所述永磁铁的一纵向端和所述转动中心的直线形成的角度。

本发明的特征在于，在所述本发明的永磁转子中，其中于各磁极中设有一组磁铁层，同时假设由各连接所述转子铁心端视图中所述永磁铁一层的相应的相对纵向端与其转动中心的两条直线构成的电角度，按照从此转子铁心外周侧看过去时的秩序为θ₁、θ₂、θ₃……θ_n，而且假设当所述转子心组装到旋转式电力装置中时由所述永磁铁层所产生的总磁通量为₁、₂、₃……、_n，则它们满足或近似地满足下述方程：

(₁-d₁Bs)∶(₂-d₂Bs)∶…∶(_n-d_nBs)

＝θ₁Cos(θ₁/4)∶(θ₂-θ₁)Cos[(θ₂+θ₁)/4]+θ₁Cos(θ₁/4)∶…∶(θ_nθ_n-1)Cos[(θ_n+θ_n-1)/4]+(θ_n-1-θ_n-2)Cos[(θ_n-1+θ_n-2)/4]+…+(θ₂-θ₁)Cos[(θ₂+θ₁)/4]+θ₁Cos(θ₁/4) (1)

式中d_i(i＝1，2，3，……，n)表示对于各个层来说，相对于在其中嵌设有所述永磁铁的相应的狭缝部的，各个连接此转子铁心径向外部与径向内部的桥接件宽度的和，而Bs则是所述转子铁心的一饱和磁通密度。

本发明的特征在于，在所述的永磁转子中，所述永磁铁的形成使得粘合磁铁充填于所述狭缝中并且固化。

在本发明中，空位狭缝设置成具有如上所述的一配置，而当此转子组装到旋转式电力装置中时，各永磁铁层产生的总磁通量对一层来说在此转子铁心径向内侧层上的大于其径向外侧层上的。于是，在此转子与定子间隙中形成的磁通密度分布所具的形状尽管是台阶形的，但接近正弦波形而不是矩形波形。这样，与传统的永磁转子相比，所感生的电压波形的畸变系数减小了，同样减少了扭矩波动和低速下变动的扭矩以及噪声与波动。

在本发明内容中，与上述发明内容相同，转子与定子间隙中形成的磁通密度分布形状能够使之接近正弦波而不是矩形波且没有空位狭缝，从而能让磁铁更有效地嵌入于转子铁心中，有助于减小尺寸。

进一步在本发明内容中，一组种类的磁铁嵌设于狭缝部，使得即令是可资利用的磁体种类数少于狭缝部的个数，但此永磁转子能产生与上述发明中的转子的相同效果，有助于降低成本。

在本发明内容中，带有空位狭缝的永磁铁层的磁性特征与没有空位狭缝的永磁铁层的磁性特征相同，而在这种空位狭缝中是嵌设有不同种类的磁铁的，进一步促进了磁铁种类的降低。

另一方面，在本发明内容中，永磁铁间的距离是不同的，因而与上述发明内容相同，当转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子间隙中形成的磁通密度分布的形状可使之接近正弦波而非矩形波。于是，与常规的永磁转子相比，磁通密度分布的变化较为适中，这样能减少扭矩波动和低速下变动的扭矩以及噪声与波动。

在本发明内容中，当转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子间隙中形成的磁通密度分布的形状可以使其更接近于正弦波，结果可更显著地减小感生电压的畸变系数，减少扭矩波动和低速下变动的扭矩以及噪声与波动。

此外，在本发明内容中，包括有电角度θ₁-θ_n与总磁通量₁-_n的方程(1)得以满足或近似地满足，使得当此转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子的间隙中形成的磁通密度分布的形状可以使其接近于虽然是台阶形但差不多是理想的正弦波形，由此能极其显著的减小感生电压的畸变系数，减少扭矩波动和低速下变动的扭矩以及噪声与波动。

此外，在本发明内容中，采用粘合磁铁经注射模形成永磁铁，使得这种永磁铁即使在狭缝形状颇为复杂时也能嵌入转子铁心中。采用粘合磁铁所进行的注射模制法可以是通常那种注射模制法，其中将粘合磁铁充填到狭缝内并使其固化，或要是这种粘合磁铁为各向异性的时，则可以采用磁场内注射模制法，其中将粘合磁铁充填到狭缝内并固化于磁场中。

根据以上所述本发明的内容，在转子与定子的间隙中形成的磁通分布具有接近正弦波的形状，从而可以减小感生电压波形的畸变系数和扭矩波动以及减速下变动的扭矩。

附图说明

图1示明本发明第一实施例的构型；

图2示明磁化方向；

图3示明本发明第二实施例的构型；

图4示明本发明第三实施例的构型；

图5示明本发明第四实施例的构型；

图6示明本发明第五实施例的构型；

图7示明本发明第六实施例的构型；

图8示明本发明第七实施例的构型；

图9是曲线图，表明本发明的永磁电动机中转子与定子间隙内产生的磁通密度分布；

图10是曲线图，比较了本发明的永磁电动机与常规的永磁电动机的噪声电平；

图11例示了以径向最内层磁铁供相邻磁极共用的永磁转子；

图12示明常规永磁转子的构型；

图13是曲线图，示明常规永磁电动机的转子与定子间隙中产生的磁通密度的分布。

图中各标号的意义如下：

10，永磁转子；11，转子铁心；12A-12C，狭缝部；13A₁-13C₄，桥接件；14A与14B，空位狭缝；PM₁-PM₃，永磁铁。

具体实施方式

下面参看附图，说明本发明的实施例。

图1是本发明第一实施例的视图，以端视图示明了用于内转子型永磁马达或其类似的永磁转子10的磁极形状。

具体地说，此永磁转子10具有一柱形转子铁心11，其由许多薄的圆形的冲切板叠层形成，同时此转子铁心11在其中间形成有轴孔11a，孔中可同轴线地插入未示明的旋转轴。

转子铁心11中还形成有凸向轴孔11a，穿过转子铁心11两端面的弧形的狭缝部12A、12B与12C。狭缝部12A-12C同心地布设于一些层中，使得在转子铁心11径向外侧上的狭缝部12A是小直径的弧形，径向内侧上的狭缝部12C是大直径的弧形，而中间弧形部12B是中等直径的弧形。

为了使转子铁心11的径向外部11A相对于形成在其内周侧上的这些狭缝部12A-12C中的狭缝部12A不与其径向内部分离，在此端视图中，于狭缝部12A的纵向端形成了桥连件13A₁与13A₂。

此外，为了使转子铁心11的径向外部11B相对于中间狭缝部12B不与其径向内部分离，在端视图中，于狭缝部12B的纵向端处形成了桥接件13B₁、13B₂，同时在其中间的两处还形成了桥接件13B₃，13B₄。

再者，为使转子铁心11的径向外部11C相对于形成在其内周侧上的狭缝部12C不与其径向内部分离，在端视图中，于狭缝部12C的纵向端形成有桥接件13C₁、13C₂，同时在其中间的两处还形成了桥接件13C₃、13C₄。

在狭缝部12A-12C中，具体地说，在整个狭缝部12A中，限定于狭缝部12B的桥接件13B₁、13B₃之间的和桥接件13B₂、13B₄之间的，以及限定在狭缝部12C的桥接件13C₁-13C₃之间的和桥接件13C₂、13C₄之间的这些部分，嵌设有相同特性的永磁铁PM，它们是在端视图中沿宽向磁化的。永磁铁PM可以由在上述部分充填到狭缝部12A-12C中的粘合磁铁形成并先后固化和磁化。对于小型和强力的永磁铁PM，可以通过磁场内注射模制，用各向异性的粘合磁铁形成沿厚度方向取向的永磁铁PM。

另一方面，在狭缝部12B的桥接件13B₃，13B₄之间限定的部分中以及狭缝部12C的桥接件13C₃、13C₄限定的部分中则未嵌入永磁铁，也即这些部分是空位狭缝14B、14C。

空位狭缝14B、14C是形成在狭缝部12B、12C约在纵向的中间部中，并具有相对于磁极的中心线的对称形状。在内周侧上狭缝部12C中形成的狭缝14C大于在中间狭缝部12B中形成的。

设从转子铁心11外周侧依序观察的嵌设于狭缝部12A-12C中的永磁铁PM的长度是L₁、L₂＝(L₂₁+L₂₂)、L₃＝(L₃₁+L₃₂)，这里的磁铁长度L₁-L₃分别是磁铁沿狭缝部12A-12C在纵向端之间的距离，不包括端部处桥接件13A₁、13A₂、13B₁、13B₂、13C₁、13C₂的宽度，在中间部分桥接件13B₃、13B₄、13C₃、13C₄的宽度以及空位狭缝14B、14C(SL₂、SL₃)的长度，本实施例中满足下式(2)与(3)：

SL₂＜SL₃ (2)

L₁＜L₂＜L₃ (3)

由于式(3)所示关系成立，于是嵌入于狭缝段12A-12C的相应永磁铁PM产生的总磁通量₁、₂、₃之间的关系便可以表示为

₁＜₂＜₃ (4)

图2是本实施例中永磁转子10整个端面形状的视图，示明了永磁铁的取向与磁化方向。具体地说，永磁转子10具有四个磁极N、S，而磁铁PM的取向与磁化方向则是以圆心在沿着磁极间的边界通过转子铁心11的转动中心C的直线CL的同心圆的切线方向。

在永磁转子10的这一实施例中，式(2)-(4)得到满足，因而当转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子的间隙中形成的磁通密度分布形状具有接近正弦波的阶梯形。于是在此永磁转子10的实施例中，与传统的永磁转子相比，减小了感生电压波形的畸变系数，减少了扭矩波动和低速下变动的扭矩以及噪声与波动。

此外，在此永磁转子10的实施例中，利用了空位狭缝14B、14C，在上述间隙中形成的磁通密度的分布形状具有接近正弦波的台阶形，从而不必要部分地窄缩狭缝部12A、12B、12C之间的距离，而这些层间的距离在狭缝的整个长度数近似恒定，如图1所示，因而能避免磁阻扭矩的下降。

空位狭缝14B、14C的位置虽无特别限制，但在本实施例中，它们在狭缝部12B、12C分别位于纵向中间部分处。由于狭缝部12B、12C的纵向中间部分，如图2所示，是位于磁通不易到达的位置而在取向与磁化中它的控制也是困难的，要是形成了其中无自然产生的磁通的空位狭缝14B、14C时，则在本实施例中，在那些难以实现适当取向与磁化的区域中可以有效地利用这种永磁铁。

图3是本发明第二实施例的视图，与图1相似，以端视图示明了永磁转子10的一个极的的形状，与第一实施例类似的结构以相同的标号指明而略去重复性说明。

具体地说，与第一实施例相同，本实施例中同样设有三层狭缝部12A-12C，但在任何狭缝部12A-12C中没有形成空位狭缝。另一方面，永磁铁PM₁、PM₂、PM₃分别嵌设于相应的狭缝部12A-12C中，具有不同的特性。这就是说，在第一实施例中，是将相同特性的永磁铁嵌设于狭缝部12A-12C中，而在本实施例中则在一磁极内包含有三种不同特性的永磁铁。

设永磁铁PM₁、PM₂、PM₃的剩余磁通密度值分别是Br₁、Br₂、Br₃，则下式满足

Br₁＞Br₂＞Br₃ (5)

此外，要是当此转子组装到旋转式电力装置中时由永磁铁PM₁、PM₂、PM₃产生的总磁通量分别为₁、₂、₃时，则下式满足

₁＜₂＜₃ (6)

同样，在永磁转子10的本实施例中，上述式(5)与(6)满足，使得当转子组装到旋转式电力装置中时，于转子和定子的间隙中形成的磁通密度分布具有近似正弦波的台阶形，能与第一实施例相同，减少了扭矩波动和低速下变动的扭矩。

再者，在本实施例中，没有提供空位狭缝，使得永磁铁PM₁-PM₃能够更有效地嵌入转子铁心中，由此提供了有利的结构来减小永磁转子10的尺寸。

图4是本发明第三实施例的视图，与图1相同，以端视图示明了永磁转子10的一个磁极的形状。与第一和第二实施例相同的结构采用相同的标号标明而略去重复性说明。

具体地说，本实施例的永磁转子10与第二实施例的近似相同，例外地是沿狭缝部12的纵向于两个位置处形成了桥接件13B₃、13B₄，使得狭缝部分成三个相等的部段，永磁铁PM₁嵌入桥连件13B₃与13B₄所限定的部段中，而永磁铁PM₃则嵌入桥接件13B₁与13B₃以及13B₂与13B₄所限定的相应部段中。这就是说，在本实施例中，虽然同于第二实施例设有三个狭缝部12A-12C，但用到的是两种永磁铁PM₁、PM₂，使得所用永磁铁种类数少于第二实施例中的。

在这种布置下，嵌设于狭缝部12B中的永磁铁PM₁、PM₃的平均剩余磁通密度Br₂’写作为

Br₂’＝{L₂₂Br₁+(L₂₁+L₂₃)Br₃}/(L₂₁+L₂₂+L₂₃) (7)式中L₂₁、L₂₂-L₂₃如图4所示是狭缝部12B的对应部段中磁铁的长度。

在此实施例中，下式满足：

Br₁＞Br₂’＞Br₃ (8)

₁＜₂＜₃ (9)

于是在此实施例中也与第一与第二实施例相同，当转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子的间隙中形成的磁通密度分布具有近似正弦波的台阶形，从而能减少扭矩波动与低速下变动的扭矩。

在本实施例中，两种永磁铁PM₁、PM₂足以满足给定的要求，因而其磁铁种类数少于第二实施例中的，从而能提供更有利于降低成本的结构。

图5是本发明第四实施例的视图，与图1相同，以端视图示明了永磁转子10中的一个磁极的形状。与第一至第三实施例相同的结构附以相同的标号而略去其说明。

具体地说，此实施例中的永磁转子10与第三实施例的近似相同，例外的是，与第一实施例相同，在狭缝部12C靠近中间部分附近形成有桥接件13C₃、13C₄，而在此桥接件13C₃、13C₄所限定的部段中则形成有其中未嵌设永磁铁的空位狭缝14C，而在由桥接件13C₁、13C₃以及由桥接件13C₂、13C₄限定的部段中则嵌设着永磁铁PM₂。

在本实施例中，下式满足

₁＜₂＜₃ (10)

于是在本实施例中也与第一与第二实施例相同，当此转子组装到旋转式电力装置中时，在转子与定子间隙中形成的磁通密度分布具有近似正弦波的台阶形，能有效地降低扭矩波动和减少低速下变动的扭矩。

图6是本发明第五实施例的视图，与图1相同，以端视图示明了永磁转子10的一个磁极的形状。与第一至第四实施例中相同的结构附以相同的标号而略去其重复性说明。

具体地说，在永磁转子10的这一实施例中，永磁铁PM设在两层(n＝2)之中，狭缝部12A与12B不是弧形而是取字母U的形状。在此实施例中，狭缝部12B中未形成空位狭缝，而在其中嵌设有永磁铁PM的狭缝部12A、12B之间的距离(经向外部11B的宽度)则是不同的，使其在朝向永磁铁PM的纵向端处较宽而在朝向其中心处较窄。

在上述布置下，同样地，当此转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子间隙中形成的磁通密度分布具有接近正弦波的台阶形。因此，根据永磁转子10为此实施例，与常规的永磁转子相比，减小了感生电压波形的畸变系数以及扭矩波动与减速下变动的扭矩，同样减小了噪声与振动。

图7是本发明第六实施例的视图，与图1相同，以端视图示明了永磁转子10的一个磁极的形状。与第一至第五实施例中相同的结构附以相同的标号而略去其重复性说明。

具体地说，本实施例的布置与第一实施例的近似相同，例外的是四个角度α₁、α₂、α₃、α₄之间的关系虽在第一实施例中未见限制，但在此处可以写作：

α₁＞α₂＞α₃＞α₄ (11)

式中α₁是连接此磁极中心与转子铁心11的转动中心C的直线S1和连接嵌设于狭缝部12A中永磁铁PM的一个纵向端和转动中心C的直线S₂所成的角，α₂是分别连接嵌入于相邻两狭缝12A、12B中的永磁铁各一个纵向端与转动中心C的两条直线S₂和S₃所成的角，α₃是与α₁类似的角度，由连接此磁极的中心与转子铁心11的转动中心C的直线S₁和连接嵌设于狭缝12A的永磁铁PM的一个纵向端与转动中心C的直线S₂所成的角，而α₄则是由通过两相邻磁极间和通过转动中心C的直线S₅(与图2所示直线cL相同的直线)与连接嵌入于组成此最内层的狭缝12c的永磁铁PM的一个纵向端和转动中心c的直线S₄所成的角。

在上述布置下，当此转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子间隙中形成的磁通密度分布形状与角α₁-α₄不满足式(11)的条件相比可以使之更接近于正弦波的情形，由此就能更显著地减小感生电压波形的畸变系数、扭矩波动和低速下变动的扭矩以及噪声与波动。

图8是示明第七实施例构型的视图。此实施例的布置与第一实施例的近似地相同，于是在图8中特别示明的是用来阐明与第一实施例构型不同处所需的标号。

具体地说，如图8所示，设由两条各连接嵌设在狭缝部12A-12C中永磁铁的相对纵向端与转子铁心11的转动中心C的直线所构成的电角度，按转子铁心11外周侧观察的顺序分别为θ₁、θ₂、θ₃，同时设当此转子组装到旋转式电力装置中时由永磁铁层产生的总磁通量为₁、₂、₃。

假定桥接件13A₁-13C₄的宽度(狭缝部12A-12C的切向上的尺寸)为d₁₁、d₁₂、…、d₃₃、d₃₄，且设对于各个层的桥接件13A₁-13C₄的宽度和为d₁＝(d₁₁+d₁₂)、d₂＝(d₂₁+d₂₂+d₂₃+d₂₄)、d₃＝(d₃₁+d₃₂+d₃₃+d₃₄)，同时设饱和磁通密度是Bs。

于是在本实施例中，下式(12)满足。式(12)是将前述式(1)应用到本实施例的构型(即n＝3)的结果。对式(12)满足的程度虽不必是严格数学意义的，但式(12)是可以近似地满足的。

(₁-d₁Bs)∶(₂-d₂Bs)∶(₃-d₃Bs)＝

θ₁Cos(θ₁/4)∶(θ₂-θ₁)Cos((θ₂+θ₁)/4)+θ₁Cos(θ₁/4)∶(θ₃-θ₂)Cos((θ₃+θ₂)/4)+(θ₂-θ₁)Cos((θ₂+θ₁)/4)+θ₁Cos(θ₁/4) (12)

在永磁转子10的这一实施例中，式(12)满足或近似地满足，因而当此转子组装到旋转式电力装置中时，转子与定子间隙中形成的磁通密度分布如图12中实线所示具有非常近似正弦波(图9中以虚线所示)的台阶形。当与其中示明了先有技术的磁通密度分布的图2情形相比较，更加可以清楚理解到，这一实施例的磁通密度分布近似于正弦波形。因此，与常规的永磁转子相比，本实施例的永磁转子10可以显著地减小感生电压波形的畸变系数和减少扭矩波动与低速下变动的扭矩。

此外，由于高次谐波的结果减少了铁的损耗而得以减少噪声但不使输出下降。图10是在距装设有本实施例的永磁转子10的永磁电动机约100mm的测量点处的噪声电平(在4000以下运转的马达于0-20KHg内的总体噪声值)，与装设有常规的永磁转子的永磁电动机在相同条件下的噪声电平相比较的曲线图，此曲线图表明，与常规的永磁电动机相比，可使噪声电平减少25％。

虽然在此第七实施例中，对于磁极的电角度θ₁-θ_n并未给出具体数值，但我们的研究证明，下面说明的数值(单位：电角度)是理想的。至于层的数目，若它是整数，则意味着此永磁铁在各个极中是相应的，如同前述实施例中的情形，而要是这一数值是整数加“0.5”，则表明是将径向最内的磁铁(例如嵌设于图1中狭缝部13C中的永磁铁)为相邻磁极所共用的，这种情形具体示明于图11中。

n＝1.5，θ₁＝110、θ₂＝180

n＝2，θ₁＝92、θ₂＝154

n＝2.5，θ₁＝83、θ₂＝134、θ₃＝180

n＝3，θ₁＝77、θ₂＝126、θ₃＝163

n＝3.5，θ₁＝66、θ₂＝112、θ₃＝147、θ₄＝180

n＝4，θ₁＝65、θ₂＝101、θ₃＝133、θ₄＝165

n＝4.5，θ₁＝58、θ₂＝92、θ₃＝124、θ₄＝153、θ₅＝180

n＝5，θ₁＝52、θ₂＝85、θ₃＝116、θ₄＝141、θ₅＝169

Claims

1.永磁转子，它包括具有一组永磁铁的转子铁心，这些永磁铁对各个磁极来说嵌入于此转子铁心的一些层中，其特征在于，在嵌入有上述永磁铁的不是构成此转子铁心径向最外磁铁层的部分狭缝部之间，形成了其中无永磁铁嵌入的空位狭缝，且使得此转子铁心径向外侧上的空位狭缝小于转子铁心内侧上的空位狭缝，同时当此转子组装到旋转式电力装置中时，各个永磁铁所产生的总磁通量在此转子铁心径向内侧上永磁铁层中的大于其径向外侧上的。

2.永磁转子，它包括具有一组永磁铁的转子铁心，这些永磁铁对各个磁极来说嵌入于此转子铁心的一些层中，其特征在于，所述转子铁心的磁极是由内里嵌设有对各磁极具有不同特性的永磁铁的狭缝部构成；所述永磁铁的剩余磁通密度在此转子铁心径向内侧的层中小于在其径向外侧上的；而当转子组装到旋转式电力装置中时，由各个永磁铁产生的总磁通量，在此转子铁心径向内侧上永磁铁层中的大于其径向外侧上的。

3.永磁转子，它包括具有一组永磁铁的转子铁心，这些永磁铁对各个磁极来说嵌入于此转子铁心的一些层中，其特征在于，所述转子铁心的磁极是由内里嵌设有所述永磁铁的狭缝部构成；层中所述的狭缝部至少有一个嵌设有一组不同类的组合到一起的永磁铁，设所述转子铁心的在端面中的纵向长度与各层中所含永磁铁的剩余磁通密度之积的和除以所述转子铁心端面中各层内所有永磁铁纵向长度之和，是各层中平均剩余磁通密度，则此平均剩余磁通密度在此转子铁心径向内侧的层中的小于其径向外侧上的；而当此转子组装到旋转式电力装置中时，由各永磁铁所产生的总磁通量在此转子铁心径向内侧上永磁铁层中的大于其径向外侧上的。

4.权利要求2所述的永磁转子，其中部分所述的狭缝部之间形成有其中未嵌设永磁铁的空位狭缝。

5.权利要求3所述的永磁转子，其中部分所述的狭缝部之间形成有其中未嵌设永磁铁的空位狭缝。

6.权利要求1-5任一项所述的永磁转子，其中由各连接所述转子铁心的端面中任何相邻永磁铁相应纵向端与其转动中心的两条直线所形成的角度，在转子铁心径向内侧上层中的小于其径向外侧上的，且小于由连接磁极中心与所述转动中心的直线和连接组成此径向最外层的所述永磁铁一纵向端与所述转动中心的直线形成的角度，同时大于由通过相邻磁极间的空隙与所述转动中心的直线和连接组成此径向最内层的上述永磁铁的一纵向端和所述转动中心的直线形成的角度。

7.权利要求1-5中任一项所述的永磁转子，于各磁极中设有一组磁铁层，同时假设由各连接所述转子铁心端面中所述永磁铁一层的各相对纵向端与其转动中心的两条直线构成的电角度，按照从此转子铁心外周侧看过去时的秩序为θ₁、θ₂、θ₃……θ_n，而且假设当所述转子铁心组装到旋转式电力装置中时由所述永磁铁层所产生的总磁通量为₁、₂、₃……、_n，则它们满足或近似地满足下述方程：

(₁-d₁Bs)∶(₂-d₂Bs)∶…∶(_n-d_nBs)

＝θ₁Cos(θ₁/4)∶(θ₂-θ₁)Cos[(θ₂+θ₁)/4]+θ1_Cos(θ₁/4)∶…∶(θ_n-θ_n-1)Cos[(θ_n+θ_n-1)/4]

+(θ_n-1-θ_n-2)Cos[(θ_n-1+θ_n-2)/4]+…

+(θ₂-θ₁)Cos[(θ₂+θ₁)/4]+θ₁Cos(θ₁/4)式中，d_i表示对于各个层来说，相对于在其中嵌设有所述永磁铁的各相应狭缝部的，各个连接此转子铁心径向外部与径向内部的桥接件宽度的和，其中i＝1，2，3，……，n，n为自然数，而B_s则是所述转子铁心的饱和磁通密度。

8.权利要求1-5中任一项所述的永磁转子，其中，形成所述永磁铁使得粘合磁铁充填于所述狭缝中并且固化。