CN1264950A - 永磁磁阻型旋转电机 - Google Patents

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Abstract

一种永磁－磁阻型旋转电机包括:环形定子,在所述定子的内圆周上布置电枢绕组;可旋转地装配在定子内的转子;和布置在转子铁心上的多个永久磁铁。限定每个磁极的永久磁铁在平行于永久磁铁磁化方向上被分成两个磁铁块。由于磁铁分割,与现有电机相比,每个永久磁铁的质量变小,从而减小了加在磁铁孔上的离心力。结果,减小了产生在转子铁心中的应力,使得旋转电机以较高速度旋转。

Description

永磁磁阻型旋转电机
本发明涉及一种永磁磁阻型旋转电机。
图1示出了永磁磁阻型旋转电机的结构示意图(非现有技术)。
图1中，永磁磁阻型旋转电机101包括由外壳或类似物支承的定子103以及可旋转地配置在定子103内的转子105。定子103包括定子铁心107和缠绕在定子铁心107上的电枢绕组109。在转子105中，在转子铁心111中交叉设置四对永久磁铁113。由配置永久磁铁113的相应的铁心部分限定磁极115，同时，由永久磁铁113之间的非磁性部分117构成辅助极119。
图2示出了电枢电流产生的磁通Фd，该磁通沿着转子铁心111的各个极轴方向流动。在这种状态下，因为磁路由形成磁极115的铁心部分构成，所以磁通由于磁阻极小而易于流动。
图3示出了电枢电流产生的另一磁通Фe，该磁通沿着通过各个辅助极119圆周中心的各径向轴方向流动。尽管辅助极119的磁通Фe确实建立了通过插入辅助极119的永久磁铁113的磁路，但因为相对磁导率接近1，所以在永久磁铁113的高磁阻作用下，减少了电枢电流所产生的磁通。
辅助极119两侧的永久磁铁113在与极轴基本垂直的方向上被磁化。所以，如图4所示，每个永久磁铁113所产生的磁通按以下顺序局部循环：永久磁铁113的一个极，在铁心111圆周附近的磁性部分121，磁极115以及对面的磁铁113的磁极，从而形成磁路Фma。再者，来自每个永久磁铁6的一部分磁通还通过转子105和定子107之间的气隙流入定子107中，随后依次穿过转子105的磁极115、相邻的永久磁铁6和始发端的永久磁铁113，从而形成另一磁路Фmb。
回到图3，永久磁铁113的交链磁通分布在磁通Фe(由电枢电流产生)的相反方向上，磁通Фe沿着辅助磁极的中轴流动以便将磁通Фe相互求反。在每个辅助极119附近的气隙中，由于永久磁铁113的磁通，使得由电枢电流获得的气隙磁通密度减小。结果，每个磁极附近和每个辅助极附近之间的气隙磁通密度产生很大变化。换言之，气隙磁通密度相对于转子105的旋转位置的变化变得太大，以至于增大了磁能的变化。进一步，在负载状态下，由于磁性部分121的存在，且每个磁性部分在磁极115和辅助极119之间的边界上形成磁短路，所以转子105由于负载电流而全部磁饱和。增加了分布在辅助极119中的磁铁113的磁通。因此，永久磁铁113的磁阻和磁通造成气隙磁通密度分布非常不均匀，从而磁能被显著改变产生大输出。
接着，我们描述端电压的调整范围，以便实现旋转电机在大范围的可变速度内运行。由于永久磁铁113仅存在于每个辅助极119的一部分上，因此，与在转子整个圆周上布置永久磁铁的普通旋转电机的表面区域相比，该旋转电机的永久磁铁113的表面区域窄，也显示出由永久磁铁113所造成的交链磁通少。
而且，在电机未被激励的情况下，大量永久磁铁的磁通流到磁性部分121变成转子铁心111中的漏磁通。因此，由于在这种情况下能显著减小感应电压，降低了电机未激励时的铁心损耗。此外，当绕组109出现短路故障时，减小了过电流。
当旋转电机加载时，由于电枢电流(即磁阻旋转电机的励磁电流和转矩电流)所产生的交链磁通附加到永久磁铁113所产生的交链磁通中，感应出端电压。
在普通的永磁旋转电机中，因为大量端电压是永久磁铁113的交链磁通产生的，所以调整端电压是不可能的。同时，在永磁-磁阻型旋转电机101中，通过控制少量永久磁铁113的交链磁通所产生的励磁电流成分，能够在大范围内调整端电压。换言之，由于能够调整励磁电流的成分，从而使端电压小于与速度相对应的电源电压的一个电压，所以旋转电机能通过恒定电压在大范围的可变速度内(从其基本速度开始)驱动。
而且，在强制控制下，由于电压不受磁场减弱的限制，所以即使电机在高速旋转时控制不起作用，也不可能出现过电压。
此外，由于来自每个永久磁铁113的一部分磁通即磁通Фma泄漏到磁性部分121的短路中，所以能减小永久磁铁113中的抗磁场。因此，由于永久磁铁的工作点在其表示B(磁通密度)-H(场强)特性的抗磁曲线上升高了，即磁导系数变大，使针对温度和电枢反应的抗磁证明特性得到改善。此外，由于永久磁铁113嵌入转子铁心111中，所以旋转电机具有防止永久磁铁113由于转子105旋转而造成耗散的优点。
相反，为了减小永久磁铁113的磁通泄漏，永久磁铁113的围绕孔123的各铁心部分、特别是辅助极的径向外部作得尽可能薄，因此对付上述旋转电机中永久磁铁113的离心力格外困难。特别是，在使用高速旋转电机的情况下，会造成永久磁铁113耗散、转子105损坏等各种问题。
因此，本发明的目的是提供一种永磁-磁阻型旋转电机，该电机能高速旋转、对转子铁心的冷却性能好，并且能在避免永久磁铁的大负载和温度去磁作用的同时提高电机的可靠性。
根据本发明的第一方案，本发明的上述目的通过一种永磁-磁阻型旋转电机来实现，所述永磁-磁阻型旋转电机包括：
环形定子，在所述定子的内圆周上布置电枢绕组；
可旋转地装配在定子内的转子，所述转子包括转子铁心；以及
多个永久磁铁，布置在转子铁心上，使得在转子的圆周方向上交替地限定磁极和辅助极，每个磁极位于在转子圆周方向上相对的一对永久磁铁之间，每个辅助极具有非磁性部分，非磁性部分插在转子圆周方向上的相邻磁极之间；
其中，限定每个磁极的永久磁铁对在与永久磁铁的磁化方向平行的方向上被分别分成多个磁铁块；以及
被分割的磁铁块嵌入转子铁心上形成的磁铁孔中。
在上述结构下，由于所产生的每个磁极和每个辅助极之间的“气隙”磁通密度非常不均匀，所以磁能变化显著，使得能够提供一种具有大功率输出和稳定旋转的旋转电机。
此外，由于分割布置使每个永久磁铁块质量变小，所以减小了加到磁铁孔上的离心力。结果，降低了转子铁心中产生的应力，从而使旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第二方案，本发明的目的也可以通过一种永磁-磁阻型旋转电机来实现，所述永磁-磁阻型旋转电机包括：
环形定子，在所述定子的内圆周上布置电枢绕组；
可旋转地装配在定子内的转子，所述转子包括转子铁心；以及
多个永久磁铁，布置在转子铁心上，使得在转子的圆周方向上交替地限定磁极和辅助极，每个磁极位于在转子圆周方向上相对的一对永久磁铁之间，每个辅助极具有非磁性部分，非磁性部分插在转子圆周方向上的相邻磁极之间；
其中，限定每个磁极的永久磁铁对在与永久磁铁的磁化方向垂直的方向上分别被分成多个磁铁块；以及
被分割的磁铁块嵌入转子铁心上形成的磁铁孔中。
还是在该方案中，由于所产生的每个磁极和每个辅助极之间的“气隙”磁通密度非常不均匀，所以磁能变化显著，使得能够提供一种具有大功率输出和稳定旋转的旋转电机。由于以不同于第一方案的分割布置形式使每个永久磁铁块质量变小，也减小了加到磁铁孔上的离心力。结果，降低了转子铁心中产生的应力，从而使旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第三方案，在第一或第二方案的永磁-磁阻型旋转电机中，每个辅助极的非磁性部分充以轻型、高抗压强度的非磁性材料。
在这种情况下，通过嵌入磁铁孔中的非磁性材料，能在磁铁孔附近减小由永久磁铁离心力所造成的转子铁心的变形。因此，能减小产生在非磁性部分圆周区域内的应力，使得旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第四方案，第一或第二方案的旋转电机还包括一对各具有多个突起的端板，其中辅助极的非磁性部分由空腔构成；以及转子的两个轴向端部插在所述一对端板之间，同时突起被装配到空腔中。
在这种情况下，由于在端板上设有突起，所以能减小转子铁心在磁铁孔附近变形。因此，能减小产生在非磁性部分圆周区域内的应力，使得旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第五方案，第四方案的旋转电机还包括隔板，在隔板两侧设有多个突起，每个突起的外形与每个空腔的外形相同，其中隔板在转子轴向的中间位置插入转子铁心中，同时隔板的突起装配到空腔中。
在这种情况下，由于在端板和隔板上设有突起，所以能减小转子铁心在磁铁孔附近的变形。因此，能减小产生在非磁性部分圆周区域内的应力，使得旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第六方案，第一或第二方案的旋转电机还包括：
一对端板，转子铁心以转子的轴向插入所述一对端板之间；
隔板，在转子轴向的中间位置插入转子铁心中；以及
多个加固杆，以转子轴向穿过隔板和每个辅助极的非磁性部分。
在这种情况下，由于设有加固杆，所以能减小转子铁心在磁铁孔附近变形。因此，能减小产生在非磁性部分圆周区域内的应力，使得旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第七方案，第一或第二方案的旋转电机还包括：
一对端板，转子铁心以转子的轴向插入所述一对端板之间；
隔板，在转子轴向的中间位置插入转子铁心中；以及
多个加固杆，以转子轴向穿过隔板、转子铁心和端板。
在这种情况下，由于设有加固杆，所以能减小转子铁心在磁铁孔附近变形。因此，能减小产生在非磁性部分圆周区域内的应力，使得旋转电机能以较高速度旋转。
根据本发明的第八方案，在第六方案的旋转电机中，每个加固杆是轻型高强度材料制成的中空管形。
在这种情况下，加固杆是轻型加固的，当然能减小非磁性部分的圆周区域内的应力。
根据本发明的第九方案，在第一或第二方案的旋转电机中，永久磁铁由粘结磁铁构成，该粘结磁铁能在已经注入粘结磁铁一个固定时段后固化。
尽管磁铁孔不规则，但永久磁铁无疑能装配到磁铁孔中，同时由于局部接触而避免应力集中。
根据本发明的第十方案，在第一或第二方案的旋转电机中，每个辅助极的非磁性部分由通腔构成，所述通腔沿转子轴向延伸且在所述通腔中注入冷却介质。
在这种情况下，转子铁心的冷却性能得到改善，从而得到大功率的旋转电机。此外，能限制永久磁铁的温度升高，防止热损坏。
根据本发明的第十一方案，本发明的目的也能通过一种永磁-磁阻型旋转电机来实现，所述永磁-磁阻型旋转电机包括：
环形定子，在所述定子的内圆周上布置电枢绕组；
可旋转地装配在定子内的转子，所述转子包括转子铁心；以及
多个永久磁铁，布置在转子铁心上，使得在转子的圆周方向上交替地限定磁极和辅助极，每个磁极位于在转子圆周方向上相对的一对永久磁铁之间，每个辅助极具有非磁性部分，非磁性部分插在转子圆周方向上的相邻磁极之间；
其中，每个辅助极的非磁性部分由空腔构成，在所述空腔中设置至少一个撑杆以靠着与永久磁铁邻接的空腔内壁。
在本发明的上述结构下，由于在每个非磁性部分中设有至少一个撑杆，因此能限制由于离心力所引起的非磁性部分外部的圆周铁心部分的变形，从而减小了转子铁心中的应力。所以，旋转电机能以较高速度旋转，同时提高了可靠性。
根据本发明的第十二方案，在第十一方案的旋转电机中，多个撑杆跨接以便在空腔中相互交叉。
在这种情况下，通过撑杆在每个空腔中相互交叉，能限制非磁性部分外部的圆周铁心部分的变形，从而减小了转子铁心中的应力。所以，旋转电机能以较高速度旋转，同时提高了可靠性。
根据本发明的十三方案，在第十一方案的旋转电机中，设置在非磁性部分中的撑杆的结构适于占据非磁性部分横截面积的5-30％。
在这种情况下，依据电力和强度，根据以上横截面中撑杆的数量，旋转电机具有适当结构。因此，旋转电机能以较高速度旋转，提高了可靠性。
根据本发明的第十四方案，在第十一方案的永磁-磁阻型旋转电机中，空腔的横截面为扇形，包括两个相交的直边和一个弧形边，其中撑杆的一端在从空腔的径向内端开始、在其中一个直边整个径向长度25-45％的位置上靠着所述直边。
在上述情况下，由于撑杆的位置、数量，缓解了由于永久磁铁的离心力所引起的应力差，从而使旋转电机能以较高速度旋转，还提高了可靠性。
根据本发明的第十五方案，在第十一方案的永磁-磁阻型旋转电机中，撑杆的内端靠着与永久磁铁邻接的空腔内壁，同时外端靠着空腔的圆周壁。
在上述条件下，在稀土元素永久磁铁的情况下，在转子的圆周方向在辅助极中轴的一侧画出撑杆内外端的轮廓，使得一部分外端部的曲率半径等于一部分内端部曲率半径的55-65％。在辅助极的中轴的另一侧上也画出撑杆的轮廓，使得一部分内端部的曲率半径等于一部分外端部曲率半径的60-70％。
或者，在铁氧体永久磁铁的情况下，在辅助极中轴的一侧上画出撑杆内外端的轮廓，使得外端部的曲率半径等于内端部曲率半径的15-25％。在辅助极的中轴的另一侧上，内端部曲率半径等于外端部曲率半径的45-55％。
以上建立的撑杆的曲率半径，能使集中在非磁性部分角上的应力最小，从而能使旋转电机以较高速度旋转，还提高了可靠性。
根据本发明的第十六方案，在第十一方案的永磁-磁阻型旋转电机中，转子铁心的形成方式是：插在转子圆周方向上辅助极的中轴和形成于转子铁心中以容纳每个永久磁铁的磁铁孔之间的铁心部分横截面积等于磁铁孔的横截面积的5-20％。
在这种情况下，转子具有合适的结构，使得转子铁心中的应力在不影响电机性能的情况下得以减小。所以，依据电力和结构强度，能得到合适的结构，从而能使旋转电机以较高速度旋转，还提高了可靠性。
根据本发明的第十七方案，在第十一方案的永磁-磁阻型旋转电机中，根据以下条件，永久磁铁容纳在形成于转子铁心上的磁铁孔中：
在稀土元素永久磁铁的情况下，画出每个磁铁孔的轮廓，在转子圆周方向上辅助极中轴的一侧使得磁铁孔内端外边缘的曲率半径、磁铁孔内端内边缘的曲率半径和辅助极中轴另一侧上的磁极孔外端的曲率半径分别为磁化方向上磁铁孔宽度的55-65％、35-45％和55-65％。
或者，在铁氧体永久磁铁的情况下，画出磁铁孔的轮廓，使得在辅助极中轴一侧上磁铁孔内端外边缘的曲率半径、磁铁孔内端内边缘的曲率半径和辅助极中轴另一侧上的磁铁孔外端的曲率半径分别为磁化方向上磁铁孔宽度的40-50％、20-30％和55-65％。
在这种情况下，由于以上所建立的曲率半径，能使集中在磁铁孔角上的应力最小，从而能使旋转电机以较高速度旋转，还提高了可靠性。
根据本发明的第十八方案，在第十六方案的永磁-磁阻型旋转电机中，永久磁铁容纳在磁铁孔中，同时在磁铁孔中留出空腔。
在这种情况下，能减小加到附加块上的离心力，同时减轻永久磁铁的总重量和转子铁心的重量。因此，能减小转子铁心中产生的应力，使旋转电机以较高速度驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第十九方案，本发明的目的还能通过一种永磁-磁阻型旋转电机来实现，所述永磁-磁阻型旋转电机包括：
具有电枢绕组的定子；
具有转子铁心的转子，
容纳在形成于转子铁心上的磁铁孔中的多个永久磁铁，用于消除穿过转子中所限定的相邻磁极之间的电枢绕组磁通，以及
非磁性部分，限定在转子中永久磁铁外圆周侧上，从而形成转子圆周方向上磁性不均匀；
其中，每个永久磁铁和每个磁铁孔都是U-型弧形结构。
永久磁铁和磁铁孔具有U-型结构，由于磁铁孔承受加到永久磁铁上的离心力，所以能缓和在磁铁孔和永久磁铁周围的应力集中，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十方案，在第十九方案的永磁-磁阻型旋转电机中，永久磁铁容纳在磁铁孔中，同时在磁铁孔中留出空腔。
在这种情况下，由于磁铁孔承受了加到永久磁铁上的离心力，所以能缓和在磁铁孔和永久磁铁周围的应力集中。此外，由于永久磁铁的总重量减轻，除转子铁心以外加到块上的离心力得以减小，从而减小了转子铁心中产生的离心力。根据这一观点，能实现旋转电机的高速驱动，同时提高了可靠性。
根据本发明的二十一方案，在第十八或第二十方案的永磁-磁阻型旋转电机中，空腔充以轻型高强度非磁性材料。
在这种情况下，由于轻型高强度非磁性材料承受了每个磁铁孔圆周上的转子铁心的位移，所以产生在转子铁心中的应力得以减小，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十二方案，在第十八或第二十方案的永磁-磁阻型旋转电机中，空腔充以一段时间后固化的粘结填料。
在这种情况下，能防止永久磁铁在插入磁铁孔之后由于磁铁脱落、破裂等原因而被损坏。此外，由于粘结填料能均匀地接触磁铁孔的内壁，所以能避免应力集中在孔的角上。也是从这一观点来看，实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十三方案，在第十八或第二十方案的永磁-磁阻型旋转电机中，空腔充以一段时间后固化的泡沫树脂(foaming resin)制成的填料。
在填料由泡沫树脂制成的情况下，填料的体积膨胀，从而在填料材料已经注入每个空腔内之后无空隙填充。此外，由于其处理简单，所以很容易进行填充操作，从而能缩短处理填料的操作时间。能防止永久磁铁在插入磁铁孔之后由于磁铁脱落、破裂等原因而被损坏。此外，由于成形树脂(formingresin)制成的填料柔软，所以填料能均匀地接触磁铁孔的内壁，避免应力集中在孔的角上。也是从这一观点来看，实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十四方案，第十八或第二十方案的永磁-磁阻型旋转电机还包括多个轻型高强度非磁性材料制成的圆形横截面的杆，其中杆分别插入空腔中。
在这种情况下，由于杆承受了加到永久磁铁上的离心力所引起的转子铁心的位移和变形，使产生在转子铁心中的应力得以减小，从而实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十五方案，第十八或第二十方案的永磁-磁阻型旋转电机还包括多个轻型高强度非磁性材料制成的多边形横截面的杆，其中杆分别插入空腔中以便通过多边形杆的至少三个角与每个空腔相接触。
那么，由于多边形杆插入空腔中，通过每个至少三点靠在空腔内壁上的杆承受永久磁铁的离心力所引起的转子铁心的位移和变形，使转子铁心中的应力得以减小，从而实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
进一步，由于每个杆的横截面为多边形，所以杆能通过多个限定杆的横截面的多个面与空腔保持均匀啮合。从这一点来看，实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十六方案，第二十四方案的永磁-磁阻型旋转电机中，杆为管形。
那么，由于圆形或多边形管插入空腔中，所以通过管承受了永久磁铁的离心力所引起的转子铁心的位移和变形。进一步，由于管的中空结构，旋转电机的重量减轻，从而减小了离心力。从这一观点来看，转子铁心中的应力得以减小，从而实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
根据本发明的第二十七方案，第二十四方案的永磁-磁阻型旋转电机还包括多个非磁性非导电材料制成的板，其中每个板插在每个杆和永久磁铁之间。
在这种情况下，由于每个板插在管和永久磁铁之间，在装配转子时，能防止永久磁铁受到损坏，而且，能准确地固定永久磁铁。因此，显著改善了装配准确性，提高了可靠性。
根据本发明的第二十八方案，在第二十四方案的永磁-磁阻型旋转电机中，每个板非粘接地插在每个杆和永久磁铁之间。
在这种情况下，由于每个板插在管和永久磁铁之间而不使用任何粘接剂，所以能省去将板粘到限定空腔的内壁上的工序。因此，缩短了装配转子所需要的时间，从而显著提高了工作效率。
根据本发明的第二十九方案，在第十六、十七和第十九的任何一种方案的永磁-磁阻型旋转电机中，磁铁孔和容纳在磁铁孔中的永久磁铁都具有锥形结构。
那么，由于永久磁铁和磁铁孔也是锥形的，所以能将磁铁高度准确地固定在限定磁铁孔的内壁上，从而提高了磁铁的装配准确性，提高了可靠性。
根据本发明的第三十方案，在第二十九方案的永磁-磁阻型旋转电机中，容纳在磁铁孔中的每个永久磁铁覆盖以薄膜形材料。
在这种情况下，由于在每个磁铁孔和每个永久磁铁之间设有薄膜材料，所以能得到该材料的保护。因此，能防止永久磁铁损坏或变质。通过这种方式，显著提高了永久磁铁的可靠性和使用寿命。
本发明的这些以及其他目的和特征将通过以下结合附图对说明书和所附的权利要求书的描述中变得更明显。
图1是现有永磁-磁阻型旋转电机的说明性示意图；
图2是磁极中磁通流动的说明图；
图3是辅助极中磁通流动的说明图；
图4是在包含永久磁铁的铁心部分中磁通流动的说明图；
图5是根据本发明第一实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的说明性示意图；
图6是构成转子铁心的一个冲孔片的透视图；
图7是根据本发明第二实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的示意性剖面图；
图8是根据本发明第三实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的示意性剖面图；
图9是图8的永磁-磁阻型旋转电机沿线A-A的剖面图；
图10是根据本发明第四实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的示意性剖面图；
图11是图10的磁阻型旋转电机沿线B-B的剖面图；
图12是根据本发明第五实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的示意性剖面图；
图13是根据本发明第六实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的示意性剖面图；
图14是根据本发明第七实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的示意性剖面图；
图15是根据本发明第八实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机转子的四分之一剖面图；
图16是根据本发明第九实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机转子的四分之一剖面图；
图17是根据本发明第十实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机转子的四分之一剖面图；以及
图18是根据本发明第十一实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机转子的四分之一剖面图。
下面将参照附图描述本发明的实施例。注意，各实施例中相似的元件分别用相同的标号表示。
现在参考图5和6来描述本发明的第一实施例。图5中，参考数字1表示永磁磁阻型旋转电机3的定子1，5表示旋转配置在定子1内的转子。
定子1由外壳(未示出)或类似物支承，包括配设有电枢绕组9的定子铁心7。
转子5在转子铁心11内设有永久磁铁13。转子5包括四个磁极15和非磁性极17，四个磁极布置在转子铁心11的四个位置上，每个非磁性极放置在两个相邻的磁极15、15之间。每个非磁性极17与表示磁性凹形区域的辅助极(部分)19相对应。在每个磁极15中分配两对永久磁铁13。
在实施例中，转子铁心11由多个冲孔片层叠而成。图6示出了构成转子铁心11的一个冲孔片。冲孔片27设有磁铁孔21、23和构成非磁性部分17的扇形开口25，其中，装配在每个磁极15上的两对永久磁铁13插入磁铁孔中。
在每个磁极15上，与磁化方向平行地设有两对磁铁孔21、23(总共四个孔)。
每个永久磁铁13由“粘结”磁铁组成，因为材料已经被装入磁铁孔21、23中，所以一段时间之后它就会硬化。在每个磁极15中，两对永久磁铁13分别插入磁铁孔21、21，23、23，仿佛两个永久磁铁在与磁化方向平行的方向上被分成四个磁铁块。
在磁极15中，与一对永久磁铁13(在孔23中)相对的另一对永久磁铁13(在孔21中)被磁化，从而吸引孔23中的永久磁铁13，在磁性上构成凸极。永久磁铁13最好在转子5的圆周方向上被磁化。更可取的，永久磁铁13被磁化为与极轴基本垂直。
在每个非磁性极17中嵌入非磁性材料17a，非磁性材料17a为轻型材料并且还具有很强的抗压强度，例如铝，硬铝合金、强化塑料等，从而将辅助极19形成为磁性凹面。
即，每个磁极15两侧的永久磁铁13在磁化方向上彼此相同。此外，每个辅助极19两侧的两对磁铁13在转子5的圆周方向上磁性彼此相反(即N对N或S对S)。
在所构造的旋转电机3中，由于磁铁13的磁阻和磁通使通过磁极15和辅助极19的“气隙”磁通密度非常不均匀，所以磁能变化很大，从而为旋转电机3提供了大的输出和稳定的旋转。
根据该实施例，旋转电机3的转子5的结构就好像现有转子中的每个永久磁铁被分成了两个小块。所以，与现有转子相比，可减少每一块磁铁的质量。
此外，由于采用在注满之后能在短时间内变硬的“粘结”磁铁，消除了磁铁对磁铁孔21、23的撞击，从而避免了应力集中。
因此，由于加到磁铁孔21、23上的离心力和转子铁心11中产生的应力都被减半，所以旋转电机能高速旋转。
此外，由于可以通过嵌入部分17来确保每个辅助极19的薄圆周壁29的硬度和强度，所以能减小转子铁心11中产生的应力，从而使转子5高速旋转。
图7示出了根据本发明第二实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机。
在该实施例中，每个磁极15两侧的两个永久磁铁13在与磁化方向垂直的方向上被分别分成四个磁铁块并分别嵌入转子铁心11中。将形成辅助极19的非磁性部分17作成空腔，在空腔中提供气体冷却剂，例如氢。或者，上述气体冷却剂可以是外面的冷空气。
旋转电机的其他结构分别与第一实施例中的相同，所以不再赘述。
根据第二实施例，旋转电机3的转子5的结构就好象现有转子中每个磁极侧上的每个永久磁铁被分成两个磁铁块。所以，与现有转子相比，能减少每一块磁铁的质量。
因此，由于作用在磁铁孔21、23上的离心力和转子铁心11中产生的应力都被减半，所以旋转电机能以较高速度旋转。
此外，由于冷却气体流过非磁性部分17，改善了转子铁心11的冷却能力，从而防止永久磁铁13的热变质，使电机性能长期稳定。
图8和9示出了根据本发明第三实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机。
在该实施例中，形成每个辅助极19的非磁性部分17由沿转子5轴向延伸的通腔构成。如图9所示，在转子铁心11中插入隔板31，同时在转子铁心11的轴向两侧设置一对端板33。为了使板31、33和铁心11成为一体，设置轴36穿过转子铁心11的中心。
在隔板31的两侧设有突起35，每个突起的横截面与非磁性部分17的横截面相类似。类似地，在每个端板33的一侧设有突起35，用于与非磁性部分17啮合。
旋转电机的其他部分分别与第一实施例相同，在此不再赘述。
根据第三实施例，因为板31、33上的各突起35经得起磁铁13旋转过程中离心力所引起的转子铁心11在孔21、23的圆周上变形，所以转子铁心11中产生的应力得以减小，使得能以较高速度驱动旋转电机。
图10和11示出了根据本发明第四实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机。
同样在该实施例中，形成每个辅助极19的非磁性部分17由沿转子5轴向延伸的通腔构成。如图11所示，在转子铁心11中插入隔板37，同时在转子铁心11的轴向两侧设置一对端板39。为了使板37、39和铁心11成为一体，设置轴41穿过转子铁心11的中心。
在非磁性部分17中，设置由轻型高强度材料制成的中空加固杆43例如钛穿过隔板37和端板39。
旋转电机的其他部分分别与第一实施例相同，在此不再赘述。
根据第四实施例，因为加固杆43经得起磁铁13旋转过程中离心力所引起的转子铁心11在孔21、23的圆周上变形，所以转子铁心11中产生的应力得以减小，使得能以较高速度驱动旋转电机。
或者，甚至当加固杆43直接穿过转子铁心11和隔板37时，则有可能限制转子铁心11在孔21、23周围变形。
图12示出了根据本发明第五实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机。在图12中，环形定子1包括电枢绕组9，转子5可旋转地容纳于定子1中。转子5包括转子铁心11和永久磁铁13。
转子铁心11的设置使得转子5在一些方向上易于磁化而在另外一些方向上难以磁化。即，为了在转子5周围形成不均匀的磁性，转子铁心11由多个彼此层叠的电磁钢板组成。电磁钢板都设有容纳八个永久磁铁13的磁铁孔21。八个孔21交叉定位在转子铁心11中，形成四个凸极。在转子5中，插在两个平行磁铁孔21之间的各个铁心部分将四个磁性突起限定为磁极15，同时限定成垂直关系的两个磁铁孔21之间的其他铁心部分形成作为辅助极19的四个凹槽。
此外，孔21中的永久磁铁13被磁化，以便消除转子5的圆周方向上两个相邻磁极15之间流动的电枢电流磁通。即，每个磁极15两侧的两个永久磁铁13在磁化方向上彼此相同。同时，在每个辅助极19两侧的两个永久磁铁13的磁化方向在转子5的圆周方向上彼此相反。最好在圆周方向上磁化永久磁铁13。更可取的，永久磁铁13在基本垂直于极轴的各个方向上被磁化。
每个辅助极19中的非磁性部分17由空腔构成。在横截面上，将空腔限定为扇形结构的两个相交的直边和一个弧形边。
根据实施例，辅助极19的每个非磁性部分17设有两个撑杆45，撑杆45加固了桥形结构的辅助极19的圆周壁。
根据横截面积，非磁性部分17中每个撑杆45的结构适于占据非磁性部分17整个横截面积的5-30％。
在每个空腔中，撑杆45的一端从直边的相交点即直边内端开始在直边全长25-45％的位置上靠着空腔的一个直边。注意，撑杆45的设置还使得外端靠着空腔的圆周壁(一个弧形边)。
如图12所示，在采用“稀土”永久磁铁13作为转子5的情况下，在转子5的圆周方向在辅助极19中轴的一侧画出撑杆45内外端的轮廓，使得外端部的曲率半径R1等于内端部曲率半径R2的55-65％。此外，在辅助极19的中轴20的另一侧上也画出撑杆45的轮廓，使得内端部的曲率半径R4等于外端部曲率半径R3的60-70％。
或者，在采用“铁氧体”永久磁铁13的情况下，在辅助极19中轴20的一侧上画出撑杆45内外端的轮廓，使得外端部的曲率半径R1等于内端部曲率半径R2的15-25％。在辅助极19的中轴20的另一侧上，内端部曲率半径R4等于外端部曲率半径R3的45-55％。
在实施例所述的上述结构的永磁-磁阻型旋转电机中，由于“气隙”磁通密度的分配因为永久磁铁的磁阻和磁通而使得变化很不规则，所以磁能显著变化，使得电机的旋转输出大，可靠性好。
此外，因为在每个非磁性部分17设有一个或多个撑杆45(例如两个)，所以能限制由离心力而引起的圆周铁心部分在非磁性部分17外部的变形，从而减小了转子铁心11中的应力。所以，旋转电机能在提高稳定性的同时以较高速度旋转。
关于上述撑杆45和非磁性部分17的横截面比，为了为电机提供高输出，撑杆45最好具有小横截面。相反，为了为电机提供高强度，撑杆45最好具有大横截面。
从这些观点来看，由于撑杆45和非磁性部分17的横截面比建立在一个合适范围内(即5-30％)，因此，就电力和强度来说，该实施例的旋转电机可以具有合适的结构。因此，该实施例的旋转电机能在提高稳定性的同时以较高速度旋转。
根据该实施例，由于每个非磁性部分17中撑杆45的位置使其一端在直边全长Y的25-45％的位置X(图12)靠着空腔的一个直边，所以减小了永久磁铁13的离心力带来的应力差，使得旋转电机能以较高速度旋转，并且还提高了可靠性。
重复地，在采用“稀土”永久磁铁13用于转子5的情况下，在转子5的圆周方向在辅助极19中轴的一侧画出撑杆45内外端的轮廓，使得一部分外端部的曲率半径R1等于一部分内端部曲率半径R2的55-65％。此外，在辅助极19的中轴20的另一侧上也画出撑杆45的轮廓，使得一部分内端部的曲率半径R4等于一部分外端部曲率半径R3的60-70％。
在采用“铁氧体”永久磁铁13的情况下，在辅助极19中轴20的一侧上画出撑杆45内外端的轮廓，使得外端部的曲率半径R1等于内端部曲率半径R2的15-25％。在辅助极19的中轴20的另一侧上，内端部曲率半径R4等于外端部曲率半径R3的45-55％。
由于设置了上述撑杆45的各自曲率半径，所以缓和了集中在撑杆45各根部的应力，实现了旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
图13示出了根据本发明第六实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机。
在该实施例中，与前述实施例中类似的部件分别用相同的附图标记表示。
根据第六实施例，辅助极19的每个非磁性部分17设有彼此交叉的多个撑杆45，加固了限定桥型结构的辅助极19的圆周壁。
此外，转子铁心11的形成方式是：插在辅助极19的中轴20和形成于转子铁心11中的磁铁孔21之间的柱形部分横截面积a(图13)等于磁铁孔21的横截面积的5-20％。
在采用“稀土”永久磁铁13用于转子5的情况下，在中轴20的一侧画出磁铁孔21的轮廓，使得孔21内端外边缘的曲率半径R1、内端内边缘的曲率半径R2和孔21外端的曲率半径R3分别为磁化方向上孔21宽度b的55-65％、35-45％和55-65％。
或者，在采用“铁氧体”永久磁铁13的情况下，使得孔21内端外边缘的曲率半径R1、内端内边缘的曲率半径R2和孔21外端的曲率半径R3分别为磁化方向上孔21宽度b的40-50％、20-30％和55-65％。
根据该实施例，永久磁铁13嵌入每个磁铁孔21中的同时在磁铁13的两侧留下两个空腔22。
由于在每个非磁性部分17设有多个(例如两个撑杆)交叉的撑杆45，因此能够限制离心力所造成的非磁性部分17外部的圆周铁心部分的变形，从而减小了转子铁心11内的应力。所以，旋转电机能以较高速度旋转，同时提高了可靠性。
关于以上柱形部分a和磁铁孔21横截面积的比，柱形部分a最好具有小横截面积，原因是通过柱形部分a的漏磁通的减少会限制电机输出的减小。相反，从保证转子5强度的角度来看，柱形部分a最好具有大横截面积。
尽管存在这种矛盾，但因为柱形部分a和磁铁孔21横截面积的横截面积比是在一个适当范围内的(例如5-20％)，所以，就电力和强度来说，该实施例的旋转电机能具有合适的结构。因此，该实施例的旋转电机能以较高速度旋转，同时提高了可靠性。
重复地，在采用“稀土”永久磁铁13用于转子5的情况下，使得孔21内端外边缘的曲率半径R1、内端内边缘的曲率半径R2和孔21外端的曲率半径R3分别为磁化方向上孔21宽度b的55-65％、35-45％和55-65％。在采用“铁氧体”永久磁铁13的情况下，使得孔21内端外边缘的曲率半径R1、内端内边缘的曲率半径R2和孔21外端的曲率半径R3分别为磁化方向上孔21宽度b的40-50％、20-30％和55-65％。
由于建立了以上磁铁孔21的各个曲率半径，所以能使集中在孔21角上的应力最小，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
此外，由于在每个磁铁13两侧设有空腔22，所以能减小加到附加块上的离心力，同时减轻了永久磁铁13的总重量，减轻了转子铁心11的重量。因此，能减小转子铁心11中产生的应力，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
图14示出了根据本发明第六实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机。
在该实施例中，与前述实施例中类似的部件分别用相同的附图标记表示。
根据第七实施例，转子5设有四个U-型弧形的磁铁孔21。相应地，每个永久磁铁13的形状为U-型弧形并嵌入每个磁铁孔21中，同时在永久磁铁13的两侧留下空腔22。
此外，根据该实施例，尽管在图中未示出，但空腔22可以充以轻型高强度非磁性材料制成的填料。
在修改非磁性材料时，可以用填入空腔22之后固化的粘结填料来代替它们。或者，空腔22可以填以充入空腔22后固化的的成形树脂(formingresin)。
根据该实施例，由于弧形磁铁孔21承受加到永久磁铁13上的离心力，所以能缓和应力集中在孔21和磁铁13周围，从而实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
进一步，限定磁铁孔21的弧形内壁因为在每个磁铁13两侧形成空腔22而能够承受加到每个永久磁铁13上的离心力，所以能缓和应力集中在孔21和磁铁13周围。
此外，由于在每个磁铁13的两侧都设有空腔22，所以能减小加到附加块上的离心力，同时减轻了永久磁铁13的总重量，减轻了转子铁心11的重量。因此，能减小转子铁心11中产生的应力，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
在非磁性、非导电性、轻型高强度材料制成的填料嵌入空腔22中的情况下，填料能够支承由于加到磁铁13上的离心力而造成的在磁铁孔21周围的变形，使得能够减小转子铁心11中产生的应力。从这一角度看，能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
在粘结填料的情况下，能防止永久磁铁13在插入磁铁孔21之后因脱落裂开等原因而造成损坏。进一步，由于粘结填料能与磁铁孔13的内壁均匀地接触，所以能避免应力集中在孔13的角上。从这一角度看，能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
在填料由成形树脂制成的情况下，在填料的材料填入每个空腔22之后，填料的体积无空隙填充。由于操作简单，所以填充操作简便易行，从而能缩短处理填料的时间。此外，能防止永久磁铁13在插入磁铁孔21之后因脱落裂开等原因而造成损坏。而且，由于成形树脂制成的填料柔软，填料与磁铁孔13的内壁均匀地接触，所以能避免应力集中在孔13的角上。从这一角度看，能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
图15示出了本发明第八实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的四分之一。
在该实施例中，与前述实施例中类似的部件分别用相同的附图标记表示。
与第七实施例相类似，转子铁心11设有四个U-型弧形磁铁孔21(仅示出一个)。相应地，每个永久磁铁13的形状为U-型弧形并嵌入每个磁铁孔21中，同时在永久磁铁13的两侧留下空腔22。
此外，根据该实施例，在空腔22中插入轻型高强度非磁性材料制成的圆形截面的杆24。
由于杆24插入空腔22中，杆24承受永久磁铁13的离心力所引起的转子铁心11的移位和变形，所以减小了转子铁心11中的应力，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
进一步，由于每个杆24具有圆形横截面，所以能保持杆24在无偏斜接触的情况下与空腔22均匀啮合。从这一角度看，能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
图16示出了本发明第九实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的四分之一。
在该实施例中，与前述实施例中类似的部件分别用相同的附图标记表示。
与第八实施例相类似，转子铁心11设有四个U-型弧形磁铁孔21。相应地，每个永久磁铁13的形状为U-型弧形并嵌入每个磁铁孔21中，同时在永久磁铁13的两侧留下空腔22。
根据该实施例，在每个空腔22中插入轻型高强度非磁性材料制成的多边形杆26，杆26最少与空腔22的内壁有三个接触点。
由于多边形杆26插入空腔22中，最少三个接触点靠在空腔22内壁上的杆26承受了永久磁铁13的离心力所引起的转子铁心11的移位和变形，所以减小了转子铁心11中的应力，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
进一步，由于每个杆26的横截面形状为多边形，所以通过限定杆26横截面的多个面能保持杆26与空腔22均匀啮合。从这一角度看，能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
图17示出了本发明第十实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的四分之一。
在该实施例中，与前述实施例中类似的部件分别用相同的附图标记表示。
与第九实施例相类似，转子铁心11设有四个U-型弧形磁铁孔21。相应地，每个永久磁铁13的形状为U-型弧形并嵌入每个磁铁孔21中，同时在永久磁铁13的两侧留下空腔22。
根据该实施例，在每个空腔22中插入环形或多边形管28，同时在没有粘接剂的情况下在管28和永久磁铁13之间插入非磁性且非导电的板30。注意，在修改时，管28可以用图15和16所示的具有圆形或多边形横截面的杆来代替。
由于圆形或多边形管(或杆)28插入到空腔22中，承受了永久磁铁13的离心力所引起的转子铁心11的移位和变形。进一步，由于管28的中空结构，减轻了旋转电机的重量，从而减小了离心力。结果，转子铁心11中的应力得以减小，从而能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
此外，由于板30插入管28和永久磁铁13之间而未使用粘接剂，所以能省去将板30粘接到限定空腔22的内壁上的工序。因此，缩短了组装转子5所需的时间，显著提高了工作效率。
图18示出了本发明第十实施例所述的永磁-磁阻型旋转电机的四分之一。
在该实施例中，与前述实施例中类似的部件分别用相同的附图标记表示。
根据该实施例，在每个非磁性部分17的两侧，转子铁心11设有两个锥形磁铁孔21和容纳在孔21中的两个锥形永久磁铁13。
在每个磁铁孔21中，永久磁铁13覆盖以薄膜材料32。
由于它们的锥形结构，永久磁铁13能紧密地装配到磁铁孔21中，从而能改善旋转电机的电气特性。
而且，由于通过限定磁铁孔21的相对的锥形表面承受加到每个永久磁铁13上离心力，所以几乎能消除在孔21周围所产生的应力集中，还减小了转子铁心11的应力。所以，能实现旋转电机的高速驱动，提高了可靠性。
此外，由于永久磁铁13和磁铁孔21也是锥形的，所以能高度准确地将磁铁13固定在限定磁铁孔21的内壁上，使得组装磁铁13的准确性得以改善，提高了可靠性。
由于薄膜材料32布置在每个磁铁孔21和永久磁铁13之间，所以受到材料32的保护。因此，能防止每个永久磁铁13受到损坏或退化，从而提高了可靠性和永久磁铁13的使用寿命。
最后，本领域的技术人员可以理解以上说明只是旋转电机的最佳实施例，可以在不脱离本发明主题和范围的情况下对本发明作出各种修改和变形。

Claims (30)

1.一种永磁-磁阻型旋转电机，包括：
环形定子，在所述定子的内圆周上布置电枢绕组；
可旋转地装配在定子内的转子，所述转子包括转子铁心；以及
多个永久磁铁，布置在转子铁心上，使得在转子的圆周方向上交替地限定磁极和辅助极，每个磁极位于在转子圆周方向上相对的一对永久磁铁之间，每个辅助极具有非磁性部分，非磁性部分插在转子圆周方向上的相邻磁极之间；
其中，限定每个磁极的永久磁铁对在与永久磁铁的磁化方向平行的方向上被分成多个磁铁块；以及
被分割的磁铁块嵌入转子铁心上形成的磁铁孔中。
2.一种永磁-磁阻型旋转电机，包括：
环形定子，在所述定子的内圆周上布置电枢绕组；
可旋转地装配在定子内的转子，所述转子包括转子铁心；以及
多个永久磁铁，布置在转子铁心上，使得在转子的圆周方向上交替地限定磁极和辅助极，每个磁极位于在转子圆周方向上相对的一对永久磁铁之间，每个辅助极具有非磁性部分，非磁性部分插在转子圆周方向上的相邻磁极之间；
其中，限定每个磁极的永久磁铁对在与永久磁铁的磁化方向垂直的方向上被分成多个磁铁块；以及
被分割的磁铁块嵌入转子铁心上形成的磁铁孔中。
3.根据权利要求1或2所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，每个辅助极的非磁性部分充以轻型、高抗压强度的非磁性材料。
4.根据权利要求1或2所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括一对各具有多个突起的端板，其中
辅助极的非磁性部分由空腔构成；以及
转子的两个轴向端部插在所述一对端板之间，同时突起被装配到空腔中。
5.根据权利要求4所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括隔板，在隔板两侧设有多个突起，每个突起的外形与每个空腔的外形相同，其中
隔板在转子轴向的中间位置插入转子铁心中，同时隔板的突起装配到空腔中。
6.根据权利要求1或2所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括：
一对端板，转子铁心以转子的轴向插入所述一对端板之间；
隔板，在转子轴向的中间位置插入转子铁心中；以及
多个加固杆，以转子轴向穿过隔板和每个辅助极的非磁性部分。
7.根据权利要求1或2所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括：
一对端板，转子铁心以转子的轴向插入所述一对端板之间；
隔板，在转子轴向的中间位置插入转子铁心中；以及
多个加固杆，以转子轴向穿过隔板、转子铁心和端板。
8.根据权利要求6所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，每个加固杆是轻型高强度材料制成的中空管形。
9.根据权利要求1或2所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，永久磁铁由粘结磁铁构成，该粘结磁铁能在已经注入粘结磁铁一个固定时段后固化。
10.根据权利要求1或2所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，每个辅助极的非磁性部分由通腔构成，所述通腔沿转子轴向延伸且在所述通腔中注入冷却介质。
11.一种永磁-磁阻型旋转电机，包括：
环形定子，在所述定子的内圆周上布置电枢绕组；
可旋转地装配在定子内的转子，所述转子包括转子铁心；以及
多个永久磁铁，布置在转子铁心上，使得在转子的圆周方向上交替地限定磁极和辅助极，每个磁极位于在转子圆周方向上相对的一对永久磁铁之间，每个辅助极具有非磁性部分，非磁性部分插在转子圆周方向上的相邻磁极之间；
其中，每个辅助极的非磁性部分由空腔构成，在所述空腔中设置至少一个撑杆以靠着与永久磁铁邻接的空腔内壁。
12.根据权利要求11所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，多个撑杆跨接以便在空腔中相互交叉。
13.根据权利要求11所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，设置在非磁性部分中的撑杆的结构适于占据非磁性部分横截面积的5-30％。
14.根据权利要求11所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，空腔的横截面为扇形，包括两个相交的直边和一个弧形边，其中撑杆的一端在从空腔的径向内端开始、在其中一个直边整个径向长度25-45％的位置上靠着所述直边。
15.根据权利要求11所述的永磁-磁阻型旋转电机，
其中，撑杆的内端靠着与永久磁铁邻接的空腔内壁，同时外端靠着空腔的圆周壁；
在稀土元素永久磁铁的情况下，在转子的圆周方向在辅助极中轴的一侧画出撑杆内外端的轮廓，使得一部分外端部的曲率半径等于一部分内端部曲率半径的55-65％，在辅助极的中轴的另一侧上也画出撑杆的轮廓，使得一部分内端部的曲率半径等于一部分外端部曲率半径的60-70％；或者
在铁氧体永久磁铁的情况下，在辅助极中轴的一侧上画出撑杆内外端的轮廓，使得该部分外端部的曲率半径等于该部分内端部的曲率半径的15-25％，在辅助极的中轴的另一侧上，也画出轮廓，使得内端部的曲率半径等于该部分外端部的曲率半径的45-55％。
16.根据权利要求11所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中转子铁心的形成方式是：插在转子圆周方向上辅助极的中轴和形成于转子铁心中以容纳每个永久磁铁的磁铁孔之间的铁心部分横截面积等于磁铁孔的横截面积的5-20％。
17.根据权利要求11所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中永久磁铁容纳在形成于转子铁心上的磁铁孔中；
在稀土元素永久磁铁的情况下，画出每个磁铁孔的轮廓，在转子圆周方向上辅助极中轴的一侧使得磁铁孔内端外边缘的曲率半径、磁铁孔内端内边缘的曲率半径和辅助极中轴另一侧上的磁极孔外端的曲率半径分别为磁化方向上磁铁孔宽度的55-65％、35-45％和55-65％，
在铁氧体永久磁铁的情况下，画出磁铁孔的轮廓，使得在辅助极中轴一侧上磁铁孔内端外边缘的曲率半径、磁铁孔内端内边缘的曲率半径和辅助极中轴另一侧上的磁铁孔外端的曲率半径分别为磁化方向上磁铁孔宽度的40-50％、20-30％和55-65％。
18.根据权利要求16所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中永久磁铁容纳在磁铁孔中，同时在磁铁孔中留出空腔。
19.一种永磁-磁阻型旋转电机，包括：
具有电枢绕组的定子；
具有转子铁心的转子，
容纳在形成于转子铁心上的磁铁孔中的多个永久磁铁，用于消除穿过转子中所限定的相邻磁极之间的电枢绕组磁通，以及
非磁性部分，限定在转子中永久磁铁外圆周侧上，从而形成转子圆周方向上磁性不均匀；
其中，每个永久磁铁和每个磁铁孔都是U-型弧形结构。
20.根据权利要求19所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中永久磁铁容纳在磁铁孔中，同时在磁铁孔中留出空腔。
21.根据权利要求18或20所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中空腔充以轻型高强度非磁性材料。
22.根据权利要求18或20所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中空腔充以一段时间后固化的粘结填料。
23.根据权利要求18或20所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中空腔充以一段时间后固化的泡沫树脂制成的填料。
24.根据权利要求18或20所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括多个轻型高强度非磁性材料制成的圆形横截面的杆，其中杆分别插入空腔中。
25.根据权利要求18或20所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括多个轻型高强度非磁性材料制成的多边形横截面的杆，其中杆分别插入空腔中以便通过多边形杆的至少三个角与每个空腔相接触。
26.根据权利要求24所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中杆为管形。
27.根据权利要求24所述的永磁-磁阻型旋转电机，还包括多个非磁性非导电材料制成的板，其中每个板插在每个杆和永久磁铁之间。
28.根据权利要求24所述的永磁-磁阻型旋转电机，每个板非粘接地插在每个杆和永久磁铁之间。
29.根据权利要求16、17和19中任一项所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中，磁铁孔和容纳在磁铁孔中的永久磁铁都具有锥形结构。
30.根据权利要求29所述的永磁-磁阻型旋转电机，其中容纳在磁铁孔中的每个永久磁铁覆盖以薄膜形材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105978290A (zh) * 2016-06-23 2016-09-28 北京原丰科技开发总公司 一种轻质铁芯电磁泵

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791483B1 (fr) * 1999-03-22 2004-06-25 Valeo Equip Electr Moteur Machine tournante comportant des aimants de compositions differentes
JP2001136690A (ja) * 1999-11-10 2001-05-18 Isuzu Motors Ltd 回転機のロータ
JP3816727B2 (ja) * 2000-05-24 2006-08-30 株式会社東芝 永久磁石式リラクタンス型回転電機
JP4363746B2 (ja) * 2000-05-25 2009-11-11 株式会社東芝 永久磁石式リラクタンス型回転電機
US6512317B2 (en) * 2000-12-26 2003-01-28 Industrial Technology Research Institute Motor using permanent magnet rotor
US20020158535A1 (en) * 2001-03-29 2002-10-31 Maul Michael J. Alternator rotor with titanium filler
JP2002320363A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Denso Corp 車両用発電電動機
JP4071510B2 (ja) 2001-04-25 2008-04-02 松下電器産業株式会社 電動機
JP2005520470A (ja) * 2001-05-16 2005-07-07 トリニティ・モーターズ・インコーポレイテッド モーター／交流発電機／同期発電機万能機器
US20040150289A1 (en) * 2002-05-14 2004-08-05 James Gordon G Universal motor/generator/alternator apparatus
DE10256523A1 (de) * 2002-12-04 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine, insbesondere bürstenloser Synchronmotor
EP1557928A1 (de) * 2004-01-15 2005-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine und Verfahren zur Kühlung dieser elektrischen Maschine
KR100644836B1 (ko) * 2004-09-17 2006-11-10 엘지전자 주식회사 자속 집중형 모터
KR100688206B1 (ko) * 2005-03-08 2007-03-02 엘지전자 주식회사 모터
US7705503B2 (en) * 2005-09-07 2010-04-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotating electrical machine
US7436096B2 (en) * 2005-10-31 2008-10-14 Caterpillar Inc. Rotor having permanent magnets and axialy-extending channels
US7504754B2 (en) * 2005-10-31 2009-03-17 Caterpillar Inc. Rotor having multiple permanent-magnet pieces in a cavity
US7436095B2 (en) * 2005-10-31 2008-10-14 Caterpillar Inc. Rotary electric machine
JP4131276B2 (ja) * 2005-12-19 2008-08-13 ダイキン工業株式会社 電動機並びにその回転子及び回転子用磁心
US7385328B2 (en) 2006-05-23 2008-06-10 Reliance Electric Technologies, Llc Cogging reduction in permanent magnet machines
JP5085071B2 (ja) * 2006-08-11 2012-11-28 株式会社東芝 永久磁石式回転電機の回転子
JP5288698B2 (ja) * 2006-10-20 2013-09-11 株式会社東芝 永久磁石式リラクタンス型回転電機
US7932658B2 (en) * 2007-03-15 2011-04-26 A.O. Smith Corporation Interior permanent magnet motor including rotor with flux barriers
WO2008137709A2 (en) * 2007-05-04 2008-11-13 A. O. Smith Corporation Interior permanent magnet motor and rotor
US7847461B2 (en) * 2007-06-06 2010-12-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Multi-layer magnet arrangement in a permanent magnet machine for a motorized vehicle
JP4757238B2 (ja) * 2007-07-13 2011-08-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機の冷却構造及び冷却方法
JP2009194945A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Denso Corp シンクロナスリラクタンスモータ
US20110012461A1 (en) * 2008-03-19 2011-01-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Permanent Magnet Synchronization Motor
FR2932618B1 (fr) * 2008-06-16 2010-11-19 Leroy Somer Moteurs Rotor a aimants permanents et machine tournante comportant un tel rotor
EP2304863B1 (en) * 2008-07-30 2018-06-27 Regal Beloit America, Inc. Interior permanent magnet motor including rotor with unequal poles
JP4649625B1 (ja) * 2009-10-13 2011-03-16 有限会社クラ技術研究所 磁束量可変回転電機システム
JP5673327B2 (ja) * 2010-05-12 2015-02-18 株式会社デンソー 回転電機の回転子
US20120049663A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Rotor and method of forming same
WO2012110056A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Cern - European Organization For Nuclear Research A system and method for positioning and fixing objects relative to each other
WO2014033863A1 (ja) * 2012-08-29 2014-03-06 株式会社安川電機 回転電機およびロータ
JP2014054061A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Fanuc Ltd 埋込磁石型の電動機回転子
DE102012022152A1 (de) 2012-11-10 2014-05-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Maschine und Rotor für eine elektrische Maschine
CA2836309C (en) * 2012-12-11 2022-03-15 Mcmaster University Switched reluctance machine with rotor excitation using permanent magnets
US9520751B2 (en) * 2013-07-24 2016-12-13 General Electric Company System and method for smoothing a salient rotor in electrical machines
JP6327446B2 (ja) * 2014-03-18 2018-05-23 日本電産株式会社 モータ
JP6325857B2 (ja) * 2014-03-20 2018-05-16 東芝産業機器システム株式会社 永久磁石式回転電機
US11043863B2 (en) 2016-03-31 2021-06-22 Aisin Aw Co., Ltd. Rotor manufacturing method
US10658892B2 (en) * 2016-03-31 2020-05-19 Aisin Aw Co., Ltd. Rotor for rotating electrical machine
US10317952B2 (en) * 2016-09-30 2019-06-11 Intel Corporation Compartment for magnet placement
TWM576750U (zh) 2017-07-25 2019-04-11 美商米沃奇電子工具公司 電氣組合物、電動化裝置系統、電池組、電馬達、馬達總成及電馬達總成
US11780061B2 (en) 2019-02-18 2023-10-10 Milwaukee Electric Tool Corporation Impact tool
CN109980818A (zh) * 2019-04-23 2019-07-05 山东理工大学 无刷电磁与双径向永磁混合励磁驱动电机
CN110136917B (zh) * 2019-06-28 2024-05-28 岑凯军 一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法
CN112350476B (zh) * 2020-09-29 2022-05-20 西门子电动汽车动力总成系统(上海)有限公司 电机部件、电机及机动车辆
FR3132993A1 (fr) * 2022-02-18 2023-08-25 Novares France Rotor pour moteur electrique muni d’un circuit de refroidissement

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4510680A (en) * 1982-12-27 1985-04-16 General Electric Company Method of making a permanent magnet rotor
IT1219228B (it) * 1988-04-21 1990-05-03 Antonino Fratta Macchina elettrica sincrona a riluttanza dotata di mezzi di rifasamento intrinseco
US5097166A (en) * 1990-09-24 1992-03-17 Reuland Electric Rotor lamination for an AC permanent magnet synchronous motor
US5666015A (en) * 1993-04-30 1997-09-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Electric motor for a compressor with a rotor with combined balance weights and oil separation disk
US5510662A (en) * 1993-05-26 1996-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet motor
US5808392A (en) 1994-04-28 1998-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet type rotating machine
FR2723272B1 (fr) * 1994-07-27 1996-08-30 Gec Alsthom Parvex Sa Moteur synchrone comportant des aimants inseres dans un rotor
EP0729216A3 (de) * 1995-02-21 1998-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Hybriderregte Synchronmaschine
JP3428234B2 (ja) * 1995-07-03 2003-07-22 松下電器産業株式会社 磁石埋込形モータ
JPH09163647A (ja) * 1995-11-30 1997-06-20 Toshiba Corp 永久磁石回転子
JP3654377B2 (ja) * 1995-12-11 2005-06-02 株式会社安川電機 内磁形同期モータ
JPH09182332A (ja) * 1995-12-21 1997-07-11 Daikin Ind Ltd ブラシレスｄｃモータ
JPH09215233A (ja) * 1996-01-29 1997-08-15 Daikin Ind Ltd ブラシレスｄｃモータ及びその永久磁石保持方法
JP3517319B2 (ja) * 1996-03-25 2004-04-12 オークマ株式会社 同期電動機のロータ
JP3674649B2 (ja) * 1996-05-08 2005-07-20 株式会社安川電機 内磁形モータとその永久磁石固定方法
US5703421A (en) * 1996-05-24 1997-12-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Reluctance generator/motor cooling
JP3552847B2 (ja) * 1996-06-11 2004-08-11 松下電器産業株式会社 リラクタンスモータ
JPH1094201A (ja) * 1996-09-13 1998-04-10 Aichi Emerson Electric Co Ltd 電動機の回転子
JP3446501B2 (ja) * 1996-10-22 2003-09-16 松下電器産業株式会社 リラクタンスモータのロータ、及びリラクタンスモータ
JP3286542B2 (ja) * 1996-11-19 2002-05-27 株式会社日立製作所 リラクタンスモータ及びそれを用いた電動車両
JP3914293B2 (ja) * 1997-01-13 2007-05-16 松下電器産業株式会社 永久磁石モータ
JPH10285847A (ja) * 1997-04-09 1998-10-23 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石形モータ
US6087751A (en) * 1997-07-01 2000-07-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Reluctance type rotating machine with permanent magnets
JPH11103546A (ja) * 1997-09-29 1999-04-13 Fujitsu General Ltd 永久磁石電動機
JPH11122853A (ja) * 1997-10-15 1999-04-30 Aichi Emerson Electric Co Ltd 圧縮機用電動機の回転子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105978290A (zh) * 2016-06-23 2016-09-28 北京原丰科技开发总公司 一种轻质铁芯电磁泵
CN105978290B (zh) * 2016-06-23 2019-04-19 北京原丰科技开发有限公司 一种轻质铁芯电磁泵

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US6329734B1 (en) 2001-12-11
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CN1229904C (zh) 2005-11-30
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EP1032115B1 (en) 2007-04-04
EP1414131A3 (en) 2005-08-31
DE60034171D1 (de) 2007-05-16
EP1401083A2 (en) 2004-03-24
DE60034171T2 (de) 2007-12-20

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