CN212462910U - 用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子 - Google Patents

用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子 Download PDF

Info

Publication number
CN212462910U
CN212462910U CN202020413636.XU CN202020413636U CN212462910U CN 212462910 U CN212462910 U CN 212462910U CN 202020413636 U CN202020413636 U CN 202020413636U CN 212462910 U CN212462910 U CN 212462910U
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
flux barrier
pole
magnets
opening angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202020413636.XU
Other languages
English (en)
Inventor
A·阿卜杜利
B·高森斯
A·纳斯尔
B·沙雷隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Application granted granted Critical
Publication of CN212462910U publication Critical patent/CN212462910U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246—Variable reluctance rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本实用新型涉及用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子(1)，该转子包括转子本体、N对磁极和构成每个磁极的三个非对称磁通屏障。该转子的特征在于具有非对称磁通屏障(9、10、11)的磁极。此外，在每个磁极的至少一个磁通屏障(9、10、11)中设置横向磁体(20)。由此，可以通过增加转子内磁体的重量来增加低速下的转矩和最大功率。

Description

用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子
技术领域
本实用新型涉及一种(永磁辅助)同步磁阻旋转电机，更具体而言，涉及一种利用高压直流母线操作并允许高转速的这种电机的转子。
通常，这种电机包括一个在另一个内部同轴地布置的转子和定子。
转子由转子本体构成，具有布置在转子轴上的成堆层叠件。这些层叠件包括用于永磁体的壳体、以及用于形成磁通屏障的穿孔，这些穿孔用于将磁通从磁体径向地指向定子，并且用于促进产生磁阻转矩。
转子通常容纳在定子内，该定子承载电绕组以产生使转子旋转的磁场。
背景技术
如专利申请WO2016188764号中更好地描述的，这种电机的转子包括从一侧到另一侧穿过层叠件的多个轴向凹槽。
径向地设置在彼此之上并且彼此间隔开距离的第一系列轴向凹槽形成用于磁通发生器的壳体，在这种情况下，永磁体是矩形条状的形式。
另一系列的凹槽由具有倾斜的径向方向的穿孔构成，它们从这些壳体开始并且到达气隙附近的层叠件的边缘附近。
倾斜穿孔关于磁体壳体对称地布置，从而每次形成基本上V形的平底几何形图形，平底由用于磁体的壳体形成，并且该V形的倾斜臂由穿孔形成。这就产生了由穿孔形成的磁通屏障。来自磁体的磁通然后仅可以穿过穿孔之间的实心部分。这些实心部分由铁磁材料制成。
然而，已经观察到，在这种类型的永磁辅助同步磁阻电机中反电动势谐波和转矩脉动是显著的。
这还可能在转子处产生颠簸和振动，从而导致使用该电机时的不适。
申请号为FR1758621的专利申请描述了一种电机，该电机允许由于转子的磁极的非对称结构来缓解这些缺点。然而，期望进一步改善本专利申请中所描述的电机的性能，特别是在低速扭矩和最大功率方面。
实用新型内容
为了改善电机的性能，同时限制转子中的转矩脉动、颠簸和振动，本实用新型涉及一种用于电机的转子，其特征在于具有非对称磁通屏障的磁极。此外，在每个磁极的至少一个磁通屏障中提供横向磁体，特别是可以通过增加转子内磁体的重量来增加低速下的转矩和最大功率。
本实用新型还涉及一种电机，特别是包括这种转子的同步磁阻电机。
本实用新型涉及一种用于电机的转子，该转子包括：
-转子本体，所述转子本体由成堆的层叠件形成，优选地放置在转子轴上；
-N对磁极，每个磁极由位于轴向凹槽中的至少三个磁体组成；以及
-组成每个磁极的三个非对称磁通屏障，包括一个外磁通屏障、一个中心磁通屏障和一个内磁通屏障，每个磁通屏障包括位于每个轴向凹槽的各侧上的两个倾斜凹槽，两个倾斜的凹槽在它们之间形成开口角(度)，该开口角度与各自穿过转子中心C并且穿过位于每个磁通屏障的相应凹槽的外表面上的中点的两条线之间的角度对应。
该转子包括：
-在每个磁极的至少一个磁通屏障的倾斜凹槽中的磁体；
-N个主磁极，每个主磁极由包括开口角(开角/开度角/开口角度)(θ1) 的内磁通屏障、包括开口角(θ2)的中心磁通屏障、和包括开口角(θ3) 的外磁通屏障组成，使得开口角(θ1、θ2、θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.946+/－0.014)×P、θ2＝(0.711+/－0.014)×P、θ3＝(0.508 +/－0.014)×P；
-N个副磁极，每个副磁极由包括开口角(θ1)的内磁通屏障、包括开口角(θ2)的中心磁通屏障、和包括开口角(θ3)的外磁通屏障组成，使得开口角(θ1、θ2、θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.776+/ －0.014)×P、θ2＝(0.564+/－0.014)×P、θ3＝(0.348+/－0.014)×P。每个副磁极与主磁极交替，并且其中
-P是所述转子的磁极距，单位为度，由
Figure DEST_PATH_GDA0002755658590000031
定义。
有利地，所述磁极对的数目N在2到9之间，优选在3到6之间，并且优选等于5。
优选地，所述磁通屏障基本上呈平底V形。
根据一个实施方式，所述转子包括位于所述内磁通屏障和中心磁通屏障的所述倾斜凹槽中的磁体。
有利地，在所述中心磁通屏障的所述倾斜凹槽中所述磁体的尺寸与所述外轴向凹槽中所述磁体的尺寸相同。
根据本实用新型的一个方面，在所述内磁通屏障的所述倾斜凹槽中所述磁体的尺寸与所述中心轴向凹槽中所述磁体的尺寸相同。
根据一个实施方式，所述主磁极的所述开口角(θ1、θ2、θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.946+/－0.008)×P、θ2＝(0.711+/－0.008) ×P、θ3＝(0.348+/－0.008)×P。
根据一个方面，所述副磁极的所述开口角(θ1、θ2、θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.776+/－0.008)×P、θ2＝(0.564+/－0.008) ×P、θ3＝(0.348+/－0.008)×P。
根据一个实施方式，所述主磁极的所述开口角(θ1、θ2、θ3)满足所述三个等式。
根据本实用新型的一个方面，所述副磁极的所述开口角(θ1、θ2、θ3) 满足所述三个等式。
另外，本实用新型涉及一种电机，该电机包括根据前述特征之一的定子和转子，所述转子被容纳所述定子内。
根据本实用新型的一个实施方式，所述定子包括围绕所述定子周向地布置的多个径向槽，槽的数量优选为所述转子的极对数N的6倍。
有利地，所述槽沿定子轴向地延伸。
根据一个方面，所述电机是同步磁阻电机。
在参考下述附图阅读以下对非限制性示例性实施方式的描述时，根据本实用新型的设备的其它特征和优势将变得清晰。
附图说明
图1示出根据本实用新型一个实施方式的转子，该转子包括五个极对。
图2示出根据本实用新型一个实施方式的电机，其具有五个极对。
图3是根据本实用新型的电机的示例和未根据本实用新型的示例的电机的转矩与转子转速的比较曲线。
图4是根据本实用新型的电机的示例和未根据本实用新型的示例的电机的功率与转子转速的比较曲线。
图5是根据本实用新型的电机的示例和未根据本实用新型的示例的电机的转矩与电流的比较曲线。
图6是具有相同初始电流的、根据本实用新型的电机的示例和未根据本实用新型的示例的电机的功率与转子转速的比较曲线。
具体实施方式
本实用新型涉及电机转子，特别是同步磁阻电机的转子。另外，本实用新型涉及一种电机，该电机包括根据本实用新型的转子和定子，所述转子相对于定子同轴地布置在定子内。
如图1所示(非限制性地，图1是对应于一对磁极的转子的局部视图)，转子1以其本身已知的方式包括优选为磁性的轴2，成堆的层叠件3安装在该轴上。在本实用新型的上下文中，这些层叠件3是铁磁的、平面的、相同的、层合的并且具有圆形形状，且它们以任何已知的手段彼此连结。层叠件3可以包括供转子轴2穿过的中心孔、和一直穿过层叠件3的多个轴向凹槽。
径向地布置在彼此之上并且彼此间隔开距离的第一系列轴向凹槽6形成用于磁通发生器的壳体，在这种情况下，轴向磁体(例如，永磁体)7是条状的形状。轴向凹槽6基本上是梯形的。然而，轴向凹槽6可采用其它形状，尤其是矩形、正方形等形状。
第二系列凹槽包括在相对于径向倾斜的方向上的倾斜凹槽8(例如，穿孔)，这些倾斜凹槽从轴向凹槽6开始，并且到达层叠件3的边缘附近、即在电机的气隙处。
倾斜凹槽8关于用于轴向磁体7的轴向凹槽6对称地布置，以便在每种情况下形成基本上为平底V形的几何图形，平底由用于轴向磁体7的壳体形成，并且该V形的倾斜臂由倾斜凹槽(例如，穿孔)8形成。倾斜凹槽8形成磁通屏障。然后，从轴向磁体7发出的磁通可以仅穿过凹槽之间的层叠件3的实心部分。这些实心部分由铁磁材料组成。
根据本实用新型，转子包括N对磁极(或2xN个磁极)，磁极由沿相同径向的用于磁体的三个轴向凹槽6和相关的磁通屏障9、10、11形成。有利地， N可以在2到9之间，并且N优选地在3到6之间，并且优选地等于5。
根据极对数N，定义了磁极距P。以度表示，磁极距可由诸如以下的公式确定：
Figure DEST_PATH_GDA0002755658590000051
对于图1和图2所示的示例，转子1包括十个磁极(N＝5)；因此磁极距 P的值为36°。每个磁极由三个轴向磁体(例如，永磁体)7组成，这三个永磁体位于为容纳轴向磁体(例如，永磁体)7而设置的三个轴向凹槽6中。转子 1也由三个磁通屏障组成，包括一个外磁通屏障9(与外部凹槽相关、即最接近转子1周界的部分)、一个中心磁通屏障10(与中心凹槽相关)和一个内磁通屏障11(与内部凹槽相关、即最接近转子中心1的部分)。
如图1和图2所示，每个磁通屏障9、10、11包括两个倾斜穿孔，对于每个磁极，这两个倾斜穿孔关于轴向磁体7的壳体对称地布置。因此，在每种情况下，几何图形形成为基本上平底V形，平底由轴向磁体7形成，并且该V 形的倾斜臂由倾斜穿孔形成。对于每个磁极的每个磁通屏障9、10、11，存在限定V形开口的相应的开口角(θ1、θ2、θ3)。这些开口角对应于两条直线(Δ1、Δ2)之间的角度，这两条直线分别穿过转子1的中心C，以及穿过中点M，该中点M沿每个磁通屏障的倾斜径向定位在穿孔的外表面12上(有利地，位于转子和定子之间的中途的气隙的半径上)。外表面12位于转子1的周界上，在电机的机械气隙处，如将在下面的描述中看到的。
在本实用新型的上下文中，转子1包括两个不同的磁极结构。为此，它包括N个主磁极13和N个副磁极14。转子包括交替的主磁极13和副磁极14。对于图1和图2的示例，转子1包括五个主磁极13和五个副磁极14。
根据本实用新型，N个主磁极13分别由包括开口角θ1的内磁通屏障11、包括开口角θ2的中心磁通屏障10和包括开口角θ3的外磁通屏障9组成。主磁极的角θ1、θ2、θ3满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.946+/－0.014) ×P、θ2＝(0.711+/－0.014)×P、θ3＝(0.508+/－0.014)×P。对于N个副磁极14，它们分别由包括开口角θ1的内磁通屏障11、包括开口角θ2的中心磁通屏障10和包括开口角θ3的外磁通屏障9组成。主磁极的角θ1、θ2、θ3满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.776+/－0.014)xP、θ2＝(0.564+/－ 0.014)×P、θ3＝(0.348+/－0.014)×P。
在本申请中，X+/－Y(其中X和Y是正数)是指以值X为中心的范围，该范围在值X－Y和X+Y之间。
应当注意的是，磁极的三个角度中有两个受到等式的限制，而第三个角度也受到转子结构的限制：具体地，受到磁极距(最大开口角)、其他开口角(具体地，内部屏障的开口角大于中心开口角，而中心开口角本身比外部屏障的开口角大)、以及磁通屏障在磁极内的对称性的限制。因此，使用等式限制三个角度中的两个就足以在减小转矩脉动和谐波方面获得所需的效果。
本实用新型的主要方面是，转子1包括交替的主磁极13和副磁极14。以这种方式，反电动势谐波和声学噪声相对于现有技术的电机被显著地降低，而转矩被最大化。
具体而言，由此在两个相继的磁极之间产生非对称的磁通屏障。然后，来自磁体的磁通仅可以穿过穿孔之间的实心部分，并且允许减小转矩脉动、反电动势谐波和声学噪声。
根据本实用新型的一个实施方式选项，所述主磁极13的开口角θ1、θ2、θ3 满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.946+/－0.008)×P、θ2＝(0.711+/ －0.008)×P、θ3＝(0.508+/－0.008)×P。该实施方式选项使得可以优化转矩脉动的减小和谐波的减小。
根据本实用新型的另一实施方式选项(可与前述选项组合)，副磁极14 的开口角θ1、θ2、θ3满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.776+/－0.008) ×P、θ2＝(0.564+/－0.008)×P、θ3＝(0.348+/－0.008)×P。该实施方式选项使得可以优化转矩脉动的减少和谐波的减少。
优选地，主磁极13的开口角θ1、θ2、θ3满足以下三个等式(即，根据本实用新型的等式或根据一个实施方式选项的等式)。该实施方式使得可以优化转矩脉动的减小和谐波的减小。
优选地，副磁极14的开口角θ1、θ2、θ3满足三个等式(即，根据本实用新型的等式或根据一个实施方式选项的等式)。该实施方式使得可以优化转矩脉动的减小和谐波的减小。
因此，根据一种优选实施方式，N个主磁极13分别由包括基本上等于 (0.946+/－0.008)×P的开口角θ1的内磁通屏障11、包括基本等于(0.711 +/－0.008)×P的开口角θ2的中心磁通屏障10、以及基本上等于(0.508+/ －0.008)×P的开口角θ3的外磁通屏障9构成。对于N个副磁极14，它们分别由包括基本上等于(0.776+/－0.008)×P的开口角θ1的内磁通屏障11、包括基本等于(0.564+/－0.008)×P的开口角θ2中心磁通屏障10、和包括基本上等于(0.348+/－0.008)×P的开口角θ3的外磁通屏障9构成。这种优选的实现方式允许在减少转矩脉动和减少谐波方面是最优的解决方案。
对于图1和图2的实施方式，其中N＝5，因此P＝36°，五个主磁极13分别由包括基本上等于34.05°的开口角θ1的内磁通屏障11、包括基本上等于 25.58°的开口角θ2中心磁通屏障10、和包括基本上等于18.29°的开口角θ3的外磁通屏障9构成。对于四个副磁极14，它们分别由包括基本上等于27.93°的开口角θ1的内磁通屏障11、包括基本上等于20.32°的开口角θ2的中心磁通屏障10、以及包括基本上等于12.51°的开口角θ3的外磁通屏障9构成。
另外，对于其中N＝5的图1和图2的实施方式，主磁极θp的开口角的值为39°，并且副磁极θs的开口角的值为33°。磁极的开口角定义为两条直线(Δ3、Δ4)之间的角度，这两条直线分别穿过转子1的中心C、和穿过在每个主磁极 13与每个副磁极14之间的外表面12上的中点A。对于该实施方式，六个开口角(主磁极和副磁极的θ1、θ2、θ3)属于本实用新型的优选实施方式。
一般来说，根据本实用新型的一个方面，主磁极θp的开口角可以基本上等于1.083×P+/－0.5°，而副磁极θs的开口角可以基本上等于0.917×P+/－ 0.5°。
由于根据本实用新型相对于用于电机的对称设计的主磁极和副磁极的角度的定义，可以进一步获得了转矩脉动、反电动势谐波和声学噪声的降低。例如，这种非对称设计可以(在具有八个电极的电机的情况下)基本上与专利申请中描述的、申请号为FR17/58.621的设计相对应。
另外，根据本实用新型，磁体20设置在每个磁极的至少一个磁通屏障9、 10或11的倾斜凹槽8中。换言之，每个磁极的至少一个磁通屏障9、10或11 包括横向磁体20。因此，转子内的磁体重量增加，这使得电机的性能得到改善，特别是低速时的扭矩和最大功率得以改善。
根据本实用新型的一个实施方式，转子可以包括仅在内磁通屏障11的倾斜凹槽8中的横向磁体20：在中心磁通屏障10和外磁通屏障9的倾斜凹槽8 中不设置横向磁体。
优选地，转子可以包括仅在内磁通屏障11和中心磁通屏障10的倾斜凹槽 8中的横向磁体20：在外磁通屏障的倾斜凹槽中不设置横向磁体。这种构造使得可以优化转子内磁体的重量和电机的性能。
对于这两个实施方式，布置在内磁通屏障11的倾斜凹槽8中的横向磁体 20的尺寸可以与布置在(中心)轴向凹槽6(对应于中心磁通屏障10)中的轴向磁体7的尺寸相同。因此，所使用的不同磁体的数量是有限的，从而允许转子的成本降低。
对于优选实施方式，布置在中心磁通屏障10的倾斜凹槽8中的横向磁体 20的尺寸可以不同于布置在(外)轴向凹槽6(对应于外磁通屏障9)中的轴向磁体7的尺寸。因此，低速时的扭矩被最大化。
图1和图2的非限制性示例对应于本实用新型的优选实施方式，其中，横向磁体20布置在内磁通屏障11和中心磁通屏障10的倾斜凹槽8中，并且其中，布置在内磁通屏障11的倾斜凹槽8中的横向磁体20的尺寸与布置在(中心)轴向凹槽6中的轴向磁体7的尺寸相同，并且其中，布置在中心磁通屏障 10的倾斜凹槽8中的横向磁体20的尺寸与布置在(外)轴向凹槽6中的轴向磁体7的尺寸不同。
根据本实用新型的一个实施方式，磁体是诸如铁素体、铝镍钴等低成本的磁体。因此，尽管转子内布置的永磁体的数量多，但转子的成本保持较低。
因此，根据本实用新型的转子适用于同步磁阻电机，所述同步磁阻电机利用允许高转速(高于15000rpm(转/分钟)、例如高于18000rpm(转/分钟)) 的高压直流母线来操作。
表1非限制性地给出了根据本实用新型的不同N值的角度θ1、θ2、θ3的值。
[表1]
Figure DEST_PATH_GDA0002755658590000091
Figure DEST_PATH_GDA0002755658590000101
表2非限制性地给出了根据本实用新型的优选实施方式的不同N值的角度θ1、θ2、θ3的值。
[表2]
Figure DEST_PATH_GDA0002755658590000102
根据本实用新型的一个实施方式，转子1的长度可以是200mm，组成转子1的层叠件(层合件)3可以是0.35mm层叠件。但是，这些值决不是限制性的，并且符合如上所述的角度值的所有距离范围都是可能的。
如图2所示，其示意性地非限制性地示出了根据本实用新型的一个实施方式的旋转电机(在这种情况下是永磁辅助式可变磁阻同步电机)，该电机还包括关于转子1同轴装配的定子15。
定子15包括具有内壁17的环形圈16，其内径设计为容纳转子1，并带有形成气隙18所需的空间。该环形圈包括多个槽(穿孔)，在这种情况下为长椭圆形截面，所述槽形成用于电枢绕组的槽19。
更具体而言，这些穿孔通过径向地布置在环形圈上同时定位成周向地彼此远离距离D而沿定子15一直轴向地延伸。槽的数量根据电机的特性和根据极对的数量N来预先确定。优选地，定子中的槽的数量可以对应于转子的极对数 N乘以定子的相数的四倍。对于图2中所示的示例，存在六十个槽，在该示例中N＝5，并且定子包括三相。
根据一个实施方式示例，定子的外径可以在100到300mm之间，并且优选约200mm，并且其内径可以在50到200mm之间，优选约157.4mm。电机的气隙18的长度可以在0.4到0.8mm之间，优选在0.5到0.6mm之间。
根据本实用新型的同步磁阻电机特别适用于电动动力系中的应用。
然而，根据本实用新型的电机可用于任何固定或移动应用类型。
不用说，本实用新型不仅限于上面借助示例来描述的凹槽的这些实施方式，而是包括所有变型。
示例
在阅读了下面的应用示例的时，根据本实用新型的方法的特征和优点会变得更为清楚。
在该示例中，根据图2的实施方式，将根据本实用新型的同步磁阻电机(N＝5，且在每个磁极的内磁通屏障和中心磁通屏障的凹槽中具有横向磁体)与未根据本实用新型的电机(不具有横向磁体)进行比较。未根据本实用新型的电机呈现与根据本实用新型的电机相同的特征，特别是磁通屏障的极对数、尺寸和开口角度相同。两个电机之间的唯一区别是根据本实用新型的电机中存在横向磁体。
对于该示例，表2中首先比较了这两个电机设计的磁体体积。
[表2]
Figure DEST_PATH_GDA0002755658590000121
因此，根据本实用新型的转子使得可以使电机内的磁体的体积和重量加倍，从而允许电机的性能得以提高，如图3至图6所示。
图3是根据本实用新型INV的电机和未根据本实用新型NC的电机的扭矩C(单位：Nm)与转子转速w(单位：rpm(转/分钟))的曲线，其中，在电机中具有相同的最大电流I(单位：A)。
图4是根据本实用新型INV的电机和未根据本实用新型NC的电机的功率P(单位：kW)与转子转速w(单位：rpm(转/分钟))的曲线，其中，在电机中具有相同的最大电流I(单位：A)。
从图3和图4可以看出，根据本实用新型INV的电机允许相对于未根据本实用新型NC的电机允许扭矩在低速时增加25％，并且最大功率增加 32％。此外，可以看出高速时的增益甚至更高，并允许扭矩和功率加倍。
图5是根据本实用新型INV的电机和未根据本实用新型NC的电机的扭矩C(单位：Nm)与注入电机的电流I(单位：A)的曲线。
可以看出，在恒定转矩下，根据本实用新型INV的电机使得可以通过对未根据本实用新型NC的电机增加横向磁体，来具有较低的电流要求。以这种方式，对于相同的转矩并且在本实用新型的上下文中，最大电流减少25％，因此最大焦耳损耗减少50％。然后，这样可以为相同的性能水平提供更简单且较便宜的冷却系统。
图6是根据本实用新型INV的电机和未根据本实用新型NC的电机的功率P(单位：kW)与转子转速w(单位：rpm)的曲线，其中，本实用新型INV的较小调节电流I被调节以具有相同的低速转矩。
从图6中可以看出，可以获得具有相同初始转矩但在高速下具有更大功率的电机，同时使焦耳损耗最小化。

Claims (14)

1.一种用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子(1)，所述转子(1)包括：
-转子本体，所述转子本体由成堆的层叠件(3)形成，所述层叠件放置在转子轴(2)上；
-N对磁极，每个磁极由位于轴向凹槽中的至少三个磁体组成；以及
构成每个磁极的三个非对称磁通屏障，包括一个外磁通屏障(9)、一个中心磁通屏障(10)和一个内磁通屏障(11)，每个磁通屏障(9、10、11)包括位于每个所述轴向凹槽的各侧上的两个倾斜凹槽(8)，所述两个倾斜凹槽(8)在它们之间形成与两条直线(Δ1、Δ2)之间的角度对应的开口角(θ1、θ2、θ3)，所述两条直线各自穿过所述转子(1)的中心(C)和穿过位于每个磁通屏障(9、10、11)的相应倾斜凹槽(8)的外表面(12)上的中点(M)；
其特征在于，所述转子(1)包括：
-在每个磁极的至少一个磁通屏障(9、10、11)的所述倾斜凹槽(8)中的磁体；
-N个主磁极(13)，每个主磁极由包括开口角(θ1)的内磁通屏障(11)、包括开口角(θ2)的中心磁通屏障(10)、和包括开口角(θ3)的外磁通屏障(9)组成，使得所述开口角(θ1、θ2，θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.946+/－0.014)×P、θ2＝(0.711+/－0.014)×P、θ3＝(0.508+/－0.014)×P；
-N个副磁极(14)，每个副磁极由包括开口角(θ1)的内磁通屏障(11)、包括开口角(θ2)的中心磁通屏障(10)、和包括开口角(θ3)的外磁通屏障(9)组成，使得所述开口角(θ1、θ2，θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.776+/－0.014)×P、θ2＝(0.564+/－0.014)×P、θ3＝(0.348+/－0.014)×P，每个副磁极(14)与主磁极(13)交替，并且其中
-P是所述转子(1)的磁极距，单位为度，由
Figure DEST_PATH_FDA0002755658580000011
定义。
2.如权利要求1所述的转子(1)，其特征在于，磁极对的数目N在2到9之间。
3.如权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，所述磁通屏障基本上呈平底V形。
4.如权利要求1所述的转子(1)，其特征在于，所述转子包括位于所述内磁通屏障(11)和中心磁通屏障(10)的所述倾斜凹槽(8)中的磁体。
5.如权利要求4所述的转子(1)，其特征在于，所述中心磁通屏障(10)的所述倾斜凹槽(8)中的磁体的尺寸与外轴向凹槽中的磁体的尺寸相同。
6.如权利要求4和5中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述内磁通屏障(11)的所述倾斜凹槽(8)中的磁体的尺寸与中心轴向凹槽中的磁体的尺寸相同。
7.如权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，所述主磁极(13)的所述开口角(θ1、θ2、θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.946+/－0.008)×P、θ2＝(0.711+/－0.008)×P、θ3＝(0.348+/－0.008)×P。
8.如权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，所述副磁极(14)的所述开口角(θ1，θ2，θ3)满足以下三个等式中的至少两个：θ1＝(0.776+/－0.008)×P、θ2＝(0.564+/－0.008)×P、θ3＝(0.348+/－0.008)×P。
9.如权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，所述主磁极(13)的所述开口角(θ1、θ2、θ3)满足所述三个等式。
10.如权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，所述副磁极(14)的所述开口角(θ1、θ2、θ3)满足所述三个等式。
11.一种电机，其特征在于，所述电机包括定子(15)和如权利要求1-10中任一项所述的转子(1)，所述转子(1)容纳在所述定子(15)内。
12.如权利要求11所述的电机，其特征在于，所述定子(15)包括围绕所述定子(15)周向布置的多个径向槽(19)。
13.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所述径向槽(19)沿所述定子(15)轴向地延伸。
14.如权利要求11至13中任一项所述的电机，其特征在于，所述电机为同步磁阻电机。
CN202020413636.XU 2019-03-29 2020-03-27 用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子 Active CN212462910U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1903418 2019-03-29
FR1903418A FR3094583B1 (fr) 2019-03-29 2019-03-29 Rotor de machine électrique avec pôles asymétriques et aimants latéraux

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN212462910U true CN212462910U (zh) 2021-02-02

Family

ID=67514866

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202020413636.XU Active CN212462910U (zh) 2019-03-29 2020-03-27 用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子
CN202010227263.1A Withdrawn CN111756137A (zh) 2019-03-29 2020-03-27 用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010227263.1A Withdrawn CN111756137A (zh) 2019-03-29 2020-03-27 用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220190658A1 (zh)
EP (1) EP3949082A1 (zh)
CN (2) CN212462910U (zh)
FR (1) FR3094583B1 (zh)
WO (1) WO2020200767A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220399764A1 (en) * 2019-11-12 2022-12-15 Mavel edt S.p.A. Synchronous electric machine with reluctance assisted by permanent magnets and process for making such electric machine
FR3115639B1 (fr) * 2020-10-22 2023-04-21 Ifp Energies Now Machine électrique synchro-reluctante à ponts tangentiels ouverts
FR3115946A1 (fr) 2020-11-05 2022-05-06 IFP Energies Nouvelles Rotor de machine électrique avec masque d’obturation dans une barrière de flux
FR3120168A1 (fr) * 2021-02-22 2022-08-26 Nidec Psa Emotors Rotor de machine électrique tournante

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051340B2 (ja) * 1996-06-18 2000-06-12 オークマ株式会社 同期電動機
BR112015003256B1 (pt) * 2012-08-16 2021-03-30 Mitsuba Corporation Motor sem escova
FR2995469B1 (fr) * 2012-09-13 2017-04-21 Moteurs Leroy-Somer Rotor de machine electrique tournante, comportant une masse rotorique dans laquelle sont menages des logements.
DE102015105138A1 (de) * 2014-04-12 2015-10-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Elektrische Maschine für einen Fahrzeugantriebsstrang
JP6390506B2 (ja) * 2015-04-28 2018-09-19 株式会社デンソー 回転電機のロータ
FR3036870B1 (fr) 2015-05-28 2020-05-01 IFP Energies Nouvelles Machine electrique tournante avec un stator a encoches fermees et plus particulierement machine electrique synchrone a reluctance variable assistee d'aimants permanents.
GB201510273D0 (en) * 2015-06-12 2015-07-29 Jaguar Land Rover Ltd Electric drive motor
FR3084535B1 (fr) * 2018-07-24 2020-07-17 IFP Energies Nouvelles Rotor de machine electrique avec poles asymetriques

Also Published As

Publication number Publication date
US20220190658A1 (en) 2022-06-16
WO2020200767A1 (fr) 2020-10-08
FR3094583B1 (fr) 2021-03-12
EP3949082A1 (fr) 2022-02-09
CN111756137A (zh) 2020-10-09
FR3094583A1 (fr) 2020-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN210350875U (zh) 具有不对称磁极的电机转子和使用该电机转子的电机
CN212462910U (zh) 用于电机的具有非对称磁极和横向磁体的转子
US7960886B2 (en) Rotating electric machine
KR100983862B1 (ko) 회전전기기계
JP6783800B2 (ja) 閉じた切り欠きを有するステーターを有する回転電気機械、特に永久磁石によって補助される可変リラクタンス同期電気機械
WO2016014717A1 (en) Flux machine
JP2006509483A (ja) 電気機械、とりわけブラシレス同期電動機
EP3062426A1 (en) Single-phase brushless motor
US10637305B2 (en) Double stator-type rotary machine
JP2014045630A (ja) 回転電機
JP2007300786A (ja) 発電機・電動機用の回転装置
US20140265704A1 (en) Rotor including permanent magnets having different thicknesses and motor including same
JP2000197325A (ja) リラクタンスモ―タ
WO2007048211A2 (en) Permanent magnet rotor
CN210111718U (zh) 具有不对称磁桥的电机转子和包括该电机转子的电机
CN111226383B (zh) 电机转子的磁桥的几何形状
US11594923B2 (en) Rotor and motor including the same
US10483813B2 (en) Rotor having flux filtering function and synchronous motor comprising same
CN113615041A (zh) 旋转电机
JP2006129616A (ja) 回転子
KR102120361B1 (ko) 길이가 다른 도체바를 구비하는 회전자 및 그를 포함하는 동기형 모터
JP4491211B2 (ja) 永久磁石式回転電機
KR20120129162A (ko) 길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 ｌｓｐｍ 모터
CN112152351A (zh) 用于电机的转子、用于车辆的电机及车辆
JP5975759B2 (ja) 回転電機

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant