TWI785008B - 自動調節混合式感應馬達及混合式感應/永磁體轉子 - Google Patents

自動調節混合式感應馬達及混合式感應/永磁體轉子 Download PDF

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Abstract

本發明提供了一種混合式感應馬達，該混合式感應馬達包括固定定子、獨立旋轉的外轉子、以及固定至馬達軸的內轉子。外轉子設計成具有低的慣性矩，並且包括成角度地間隔開的第一杆和位於外轉子的內表面上的永磁體。內轉子包括成角度地間隔開的第二杆和與第二杆對準的內部磁通壁壘。外轉子初始藉由旋轉的定子磁場與第一杆的配合而加速。隨著外轉子朝向同步轉速(RPM)加速，永磁體的旋轉磁場與內轉子的第二杆相配合以使內轉子加速。在接近同步轉速時，旋轉的定子磁場穿過外轉子並且進入內轉子，從而聯接兩個轉子以實現有效的永磁體運轉。

Description

自動調節混合式感應馬達及混合式感應/永磁體轉子
本發明涉及電動馬達，並且具體地涉及具有獨立旋轉的永磁體轉子的感應馬達，該獨立旋轉的永磁體轉子可變地聯接至感應轉子，以重新構造馬達使得從起動時的不同步感應運轉變為起動之後用於高效運轉的同步運轉。
電動馬達的優選形式是無刷交流(AC)感應馬達。感應馬達的轉子包括在定子內部旋轉的籠(或類似於“倉鼠輪”的鼠籠)。籠包括在轉子的外周邊上成角度地間隔開的軸向運行的杆。提供至定子的交流電流在轉子內部引入旋轉的定子磁場，並且旋轉場以電感的方式感應杆中的電流。杆中感應的電流產生感應磁場，該感應磁場與定子磁場相配合以產生扭矩並且因此產生轉子的旋轉。
在杆中引入電流要求杆不與旋轉的定子磁場同步地移動(或旋轉)，這是因為電磁感應要求在磁場與場中的導體之間存在相對運動(稱為轉差率)。因此，轉子必須相對於旋轉的定子磁場滑動以感應杆中的電流進而產生扭矩，並且因此感應馬達被稱為非同步馬達。
令人遺憾的是，低功率感應馬達在設計的運轉速度方面效率不高，並且在減小的負載方面效率甚至更低，這是因為由定子消耗的功率量在這樣的減小負載的情況下保持恆定。
提高感應馬達效率的一種方法是將永磁體添加至轉子。馬達最初以與典型感應馬達相同的方式起動，但是隨著馬達到達其運轉速度，定子磁場與永磁體相配合以進入同步運轉。令人遺憾的是，永磁體在尺寸方面受到限制，這是因為如果永磁體太大，則永磁體會阻止馬達起動。這種尺寸限 制限制了從添加永磁體所獲得的益處。
於2014年1月9日由本申請人提交的序號為14/151,333的美國專利申請公開了一種電動馬達，該電動馬達具有外定子、內轉子和自由自旋的外轉子，其中，內轉子包括杆並且固定至馬達軸，自由自旋的外轉子包括永磁體和杆並且位於內轉子與定子之間。在起動時，旋轉的定子磁場使自由自旋的外轉子加速，並且在加速之後，自由自旋的外轉子的永磁體加速並且隨後與內轉子鎖定以實現高效永磁體運轉。
14/151,333美國申請的設計適用於一些馬達設計，但是在其他設計中，內轉子的表面上的表面效應降低了內轉子與旋轉磁場的聯接。
本發明藉由提供一種混合式感應馬達解決了以上及其他需求，該混合式感應馬達包括固定定子、獨立旋轉的外轉子、以及固定至馬達軸的內轉子。外轉子被設計成具有低的慣性矩，並且外轉子包括成角度地間隔開的第一杆和位於外轉子的內表面上的永磁體。內轉子包括成角度地間隔開的第二杆和與第二杆對準的內部磁通壁壘。外轉子初始藉由旋轉的定子磁場與第一杆的配合而加速。隨著外轉子朝向同步轉速(RPM)加速，永磁體的旋轉磁場與內轉子的第二杆相配合以使內轉子加速。在接近同步轉速時，旋轉的定子磁場穿過外轉子並進入內轉子，從而聯接兩個轉子以實現有效的永磁體運轉。
根據本發明的一個方面，提供了一種混合式感應馬達，該混合式感應馬達包括固定定子、獨立旋轉的混合式永磁體/鼠籠(HPMSC)外轉子、以及固定至馬達軸的鼠籠(SC)內轉子。HPMSC外轉子具有靠近HPMSC外轉子的外表面的多個成角度地間隔開的第一杆、以及位於HPMSC外轉子的內表面上的多個永磁體。SC內轉子具有靠近SC內轉子的外表面的多個成角度地間隔開的第二杆、以及與位於轉子層壓件中的第二杆對準的磁通壁壘。磁通壁壘以同步轉速藉由HPMSC外轉子和SC內轉子建立了定子磁通線，以將HPMSC外轉子與SC內轉子聯接。
HPMSC外轉子初始藉由旋轉的定子磁場與第一杆的配合而加速。一旦HPMSC外轉子旋轉時，永磁體在與第二杆配合的SC內轉子中產生旋轉磁 場，以使SC內轉子加速。隨著HPMSC外轉子朝向同步轉速(RPM)加速，定子磁場穿過HPMSC外轉子並且與永磁體相配合，並且進入SC內轉子中，從而將HPMSC外轉子和SC內轉子聯接，以轉換至同步運轉。
根據本發明的再一方面，提供了一種具有比已知的直接啟動永磁體(LSPM)更強的永磁體的馬達。已知的LSPM馬達受由永磁體引起的制動和脈動扭矩的限制。HPMSC外轉子的第一杆和磁體是輕質的，並且HPMSC外在起動時與馬達軸和負載斷開聯接，從而允許比已知的LSPM馬達的永磁體更強的永磁體。更強的永磁體提供了改進的效率。
根據本發明的再一方面，提供了一種馬達，該馬達使HPMSC外轉子的外杆與SC內轉子的內杆對準。旋轉的定子磁場的磁場線以同步轉速在對準的杆之間穿過並且進入SC內轉子，以將HPMSC外轉子與SC內轉子聯接。
根據本發明的又一方面，提供了一種馬達，該馬達使HPMSC外轉子的多個較大的鼠籠條與HPMSC外轉子的較小的鼠籠條混合。較大的杆改善了HPMSC外轉子的結構強度。
根據本發明的另一方面，提供了一種根據本發明的方法。該方法包括向定子提供電流，產生旋轉的定子磁場，旋轉的定子磁場與HPMSC外轉子的鼠籠感應配合，旋轉的定子磁場使HPMSC外轉子加速，HPMSC外轉子的永磁體產生旋轉的永磁體磁場，旋轉的永磁體磁場與SC內轉子的鼠籠感應配合，旋轉的定子磁場使SC外轉子加速，HPMSC外轉子和SC內轉子接近同步轉速，以及HPMSC外轉子和SC內轉子以同步轉速磁耦合。
根據本發明的再一方面，提供了一種根據本發明的包括混合式永磁體磁滯(HPMH)外轉子的混合式感應馬達。渦流環(或磁滯)感應起動元件取代HPMSC外轉子的鼠籠以提供初始起動扭矩。一旦HPMH外轉子到達同步轉速，感應起動元件對馬達運轉無影響。渦流環可以是將用於起動元件的潛在材料的任何導電材料，並且通常是硬鉻或鈷鋼，但也可以是任何非鐵材料。用於本發明的HPMH外轉子環的優選材料是由於其高導電性而有效的銅。銀的性能稍高於具有較高導電性的銅，並且鋁的性能低於具有較低導電性的銅。潛在地，新的奈米技術和一類新的高導電材料可以提供比銅更好的性能。
10、10’:馬達
12:殼體
13:軸承
14:承載軸
16:定子部分
18:定子繞組
19:定子芯
20、20’:外轉子
22:永磁體
23:芯
24:空隙
26a、26b:杆
29:軸承
30、30’:內轉子
32a、32b:杆
36:層壓件
38:磁通壁壘
42a、42b、50:磁場線
60:渦流環
結合以下附圖所提出的本發明的更具體的描述，本發明的以上及其他方面、特徵和優點將更加明顯，在附圖中：
圖1A示出了根據本發明的具有獨立旋轉的混合式永磁體/鼠籠(HPMSC)外轉子和固定地聯接至馬達軸的鼠籠(SC)內轉子的電動馬達的端視圖。
圖1B示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的鼠籠(SC)內轉子的電動馬達的側視圖。
圖2示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達沿著圖1B的線2-2截取的截面圖。
圖3示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達沿著圖1A的線3-3截取的截面圖。
圖4示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達的殼體和固定的定子部分沿著圖1B的線2-2截取的截面圖。
圖5示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達的殼體和固定的定子部分沿著圖4的線5-5截取的截面圖。
圖6示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達的獨立旋轉的HPMSC外轉子沿著圖1B的線2-2截取的截面圖。
圖7示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達的獨立旋轉的HPMSC外轉子沿著圖6的線7-7截取的截面圖。
圖8示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達的SC內轉子沿著圖1B的線2-2截取的截面圖。
圖9示出了根據本發明的具有獨立旋轉的HPMSC外轉子和固定地聯接至馬達軸的SC內轉子的電動馬達的SC內轉子沿著圖8的線9-9截取的截面圖。
圖10示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方 式的馬達的截面圖。
圖10A示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的定子的截面圖。
圖10B示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的混合式感應/永磁體外轉子的截面圖。
圖10C示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的內感應轉子的截面圖。
圖11A示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達在起動時的磁場線。
圖11B示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達在同步轉速下的磁場線。
圖12A示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的除定子之外的兩極實施方式在同步轉速下的磁場線。
圖12B示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的除定子之外的四極實施方式在同步轉速下的磁場線。
圖12C示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的除定子之外的六極實施方式在同步轉速下的磁場線。
圖12D示出了根據本發明的具有混合式感應/永磁體外轉子的第六實施方式的馬達的除定子之外的八極實施方式在同步轉速下的磁場線。
圖13示出了根據本發明的方法。
圖14示出了本發明的包括混合式永磁體磁滯(HPMH)外轉子的實施方式的截面圖。
圖15A是本發明的包括HPMH外轉子的實施方式的截面側視圖。
圖15B是本發明的包括HPMH外轉子的實施方式的分解截面側視圖。
圖16是根據本發明的HPMH外轉子的截面側視圖。
圖17是根據本發明的第二SC內轉子的截面側視圖。
貫穿附圖的若干視圖，對應的附圖標記表示對應的部件。
以下描述是目前為執行本發明而構思出的最佳模式。該描述不應視為是限制性的，而僅是為了描述本發明的一個或更多個優選實施方式的目 的。本發明的範圍應當參照申請專利範圍來確定。
術語“非機械地聯接”在本文中用於描述第一結構藉由軸承連接至第二結構，並且在第一結構與第二結構之間不存在其他機械/材料連接。然而，結構可以是磁耦合的，該磁耦合在本專利申請中不被認為是機械聯接。
圖1A中示出了根據本發明的具有獨立旋轉的混合式永磁體/鼠籠(HPMSC)外轉子20和固定地聯接至馬達軸14的鼠籠(SC)內轉子30的電動馬達10的端視圖，並且圖1B中示出了電動馬達10的側視圖。圖2中示出了電動馬達10沿著圖1B的線2-2截取的截面圖，並且圖3中示出了電動馬達10沿著圖1A的線3-3截取的截面圖。電動馬達10包括：殼體12；定子部分16，該定子部分16固定地聯接至殼體12；獨立旋轉的HPMSC外轉子20，該獨立旋轉的HPMSC外轉子20架在軸承29(參見圖7)上；以及SC內轉子30，該SC內轉子30固定至馬達軸14。HPMSC外轉子20藉由軸承安裝至馬達軸14並且HPMSC外轉子20非機械地聯接至馬達軸14以與馬達軸14一起旋轉。
圖4中示出了電動馬達10的殼體12和固定的定子部分16沿著圖1B的線2-2截取的截面圖，並且圖5中示出了殼體12和固定的定子部分16沿著圖4的線5-5截取的截面圖。固定的定子繞組18位於定子芯19中。定子繞組18在提供有交流(AC)信號時產生旋轉的定子磁場。殼體12包括用於承載軸14的軸承13。
圖6中示出了獨立旋轉的HPMSC外轉子20沿著圖1B的線2-2截取的截面圖，並且圖7中示出了獨立旋轉的HPMSC外轉子20沿著圖6的線7-7截取的截面圖。HPMSC外轉子20包括在HPMSC外轉子20的內側上成角度地間隔開的永磁體22以及成角度地間隔開的杆26a和26b，所述杆26a和26b定位成靠近HPMSC外轉子20的嵌入芯(或層壓件)23中的外表面。HPMSC外轉子20可以包括任意偶數個永磁體22，例如兩個、四個、六個、八個等永磁體22(參見圖12A至圖12D)。在永磁體22之間存在位於轉子芯23中的非鐵空隙24。空隙24是氣隙或非鐵材料用以提供磁通壁壘，如果鐵質材料存在於永磁體22之間，則磁通將渦旋回到永磁體22，從而使返回到永磁體22的大部分磁通線短路。芯23優選地為層疊芯，並且芯23的形成芯23的薄層壓件23a可能導致磁通洩漏。在保持轉子芯層壓件23的機械完整性的同時，層壓件23a的厚度優選地被優化以使洩漏降至最低。杆26a和26b優選為均勻地成角 度地間隔開。永磁體22優選為結合至轉子芯23的內側表面的釹磁體。
HPMSC外轉子20可以僅包括杆26a(副杆)，但是優選地還包括提供結構強度的較大的杆26b(主杆)。杆26b優選地在永磁體22之間成角度地定位(即，可以沿徑向間隔開)，並且杆26b的數目優選地與永磁體22的數目相同。空隙24優選地位於杆26b的下方。杆26a和26b優選地由輕質材料例如鋁製成。永磁體22也優選地由輕質材料製成，並且優選地是稀土磁體，從而對於給定的磁體強度允許更輕的重量。杆26a和26b以及永磁體22的輕量化減小了HPMSC外轉子20的慣性矩，從而允許HPMSC外轉子20克服由永磁體22引起的制動和脈動扭矩，從而允許相比於LSPM馬達的更強的永磁體22和更高的效率。可以對杆26a和26b阻力與轉子芯23飽和度之間的平衡進行優化，並且杆26a和26b的形狀、數目和尺寸可以對性能例如馬達起動具有很大影響。
轉子端蓋28附接至HPMSC外轉子20的相反兩端，並且包括允許HPMSC外轉子20在馬達軸14上自由旋轉的軸承29。軸承29優選為低摩擦軸承(例如，球軸承或滾子軸承)，但是也可以簡單地為套管(例如，青銅套管、石油套管或Kevlar®套管)。HPMSC外轉子20非機械地聯接至SC內轉子30或馬達軸14以便隨時與SC內轉子30或馬達軸14一起旋轉。
圖8中示出了電動馬達10的SC內轉子30沿著圖1B的線2-2截取的截面圖，並且圖9中示出了電動馬達10的SC內轉子30沿著圖8的線9-9截取的截面圖。SC內轉子30固定至馬達軸14並且與HPMSC外轉子20相配合，以便以同步的速度將HPMSC外轉子20磁耦合至馬達軸14。杆32a(副杆)和杆32b(主杆)位於第二轉子芯(或層壓件)36中。杆32a和32b不一定要均勻成角度地間隔開，而是優選地均勻成角度地間隔開。杆32b(主杆)為SC內轉子30添加結構強度並且說明引導磁通線50(參見圖11B)。
圖10中示出了馬達10的詳細截面圖，圖10A中示出了馬達10的定子16的截面圖，圖10B中示出了馬達10的HPMSC外轉子20的截面圖，並且圖10C中示出了馬達10的SC內轉子30的截面圖。定子16包括位於層疊件19中且產生旋轉的定子磁場的定子繞組18。
HPMSC外轉子20藉由軸承29(參見圖7)旋轉地聯接至馬達軸並且HPMSC外轉子20包括杆26a(副杆)和杆26b(主杆)，杆26a和26b嵌入層壓 件23中。永磁體22位於HPMSC外轉子20的面向SC內轉子30的內表面上。
SC內轉子30包括杆32a(副杆)和杆32b(主杆)。磁通壁壘38遵循通過層壓件36的凹形路徑，並且磁通壁壘38的外端部與杆32a(副杆)大致對準。杆32a(副杆)和杆32b(主杆)兩者都略微凹入到層壓件36中。
圖11A中示出了介於定子繞組18與杆26a和26b之間的在馬達10起動時的磁場線42a以及介於永磁體22與杆32a和32b之間的在馬達10剛起動之後的磁場線42b。磁場線42a是由杆26a和26b相對於旋轉的定子磁場的滑動造成的。磁場線42a在起動時立即出現，這是因為HPMSC外轉子20在起動時是靜止的並且在靜止的HPMSC外轉子20與旋轉的定子磁場之間存在滑動。滑動導致杆26中的電流藉由磁感應而產生，並且電流在HPMSC外轉子20上產生扭矩以使HPMSC外轉子20加速。
起動後不久，隨著HPMSC外轉子20開始旋轉時，在HPMSC外轉子20的永磁體22與SC內轉子30的杆32a和32b之間產生滑動，從而產生磁場線42b。馬達10的重要特徵在於，磁場線42b在起動時不立即出現，這是因為該磁場線42b將HPMSC外轉子20旋轉地聯接至SC內轉子，從而產生對HPMSC外轉子20的加速的阻力。這樣的阻力可以阻止HPMSC外轉子20克服由已知的LSPM馬達中的永磁體引起的制動和脈動扭矩，並且限制了永磁體22的強度，從而限制了馬達10的效率。因此，馬達10是自動調節的，馬達10僅在HPMSC外轉子20已經克服制動和脈動扭矩之後，才將HPMSC外轉子20聯接至SC內轉子30和馬達軸14。
圖11B中示出了介於定子繞組18與永磁體22之間並且進一步穿過馬達10的SC內轉子130的在同步轉速下的磁場線50。在同步轉速下，在旋轉的定子磁場與杆26a和26b、杆32a和32b之間沒有滑動，並且因此在旋轉的定子磁場與杆26a和26b、杆32a和32b之間沒有電氣配合。旋轉的定子磁場現在與永磁體22完全配合，並且藉由磁通壁壘38導引通過SC內轉子。由於磁場線抵抗。
圖12A中示出了馬達10的除定子16之外的兩極實施方式的磁場線，圖12B中示出了馬達10的除定子16之外的四極實施方式的磁場線，圖12C中示出了馬達10的除定子16之外的六極實施方式的磁場線，並且圖12D示出了馬達10的除定子16之外的八極實施方式的磁場線。
圖13中示出了根據本發明的方法。該方法包括在步驟100中向定子提供電流，在步驟102中產生旋轉的定子磁場，在步驟104中旋轉的定子磁場與HPMSC外轉子的鼠籠感應配合，在步驟106中旋轉的定子磁場使HPMSC外轉子加速，在步驟108中HPMSC外轉子的永磁體產生旋轉的永磁體磁場，在步驟110中旋轉的永磁體磁場與SC內轉子的鼠籠感應配合，在步驟112中旋轉的定子磁場使SC外轉子加速，在步驟114中HPMSC外轉子和SC內轉子接近同步轉速，並且在步驟116中HPMSC外轉子和SC內轉子以同步轉速磁耦合。該方法的重要特徵是HPMSC外轉子不聯接至SC內轉子直到HPMSC外轉子旋轉為止，並且因此可以克服限制LSPM馬達中的永磁體強度的制動和脈動扭矩。
對具有HPMSC外轉子和SC內轉子的混合式電動馬達進行了描述。HPMSC外轉子包括嵌入第一轉子芯中的第一導電鼠籠條以及位於第二轉子芯的內表面上的多個永磁體，HPMSC外轉子位於定子與SC內轉子之間並且與馬達軸同軸，並且HPMSC外轉子在任何運轉期間非機械地聯接至馬達軸以與馬達軸一起旋轉。SC內轉子固定至馬達軸，SC內轉子定位成與馬達軸同軸並且具有第二轉子芯、嵌入第二轉子芯中的第二導電鼠籠條、以及以同步轉速導引旋轉的定子磁場通過SC內轉子的磁通壁壘。本領域具有通常知識者將認識到此處未描述的具有不同數目的磁體、杆和磁通壁壘的其他實施方式，但是所有的其他實施方式均依賴於此處所公開的原理，並且那些實施方式意在落入本發明的範圍內。
圖14中示出了本發明的包括混合式永磁體磁滯(HPMH)外轉子20’的第二混合式感應馬達10’的截面圖。感應起動元件是取代HPMSC外轉子20(參見圖6)的杆26a和26b用以提供初始起動扭矩的渦流(或磁滯)環60(參見圖16)。SC內轉子的杆32b(主杆)不是必需的，並且該杆32b(主杆)在混合式感應馬達10’中未示出。除此之外，混合式感應馬達10’類似於混合式感應馬達10。
圖15A中示出了包括HPMH外轉子的混合式感應馬達10’的截面側視圖，並且圖15B中示出了包括HPMH外轉子的混合式感應馬達10’的分解截面側視圖。
圖16中示出了根據本發明的HPMH外轉子的截面側視圖，其示出了渦流 環60。一旦HPMH外轉子20’達到同步轉速，渦流環60對馬達的運轉沒有影響。渦流環60可以是會用於起動元件的潛在材料的任何導電材料，並且渦流環60通常是硬鉻或鈷鋼，但也可以是任何非鐵材料。用於本發明的HPMH外轉子環的優選材料是由於其高導電性而有效的銅。銀的性能高於具有較好導電性的銅，並且鋁的性能低於具有較低導電性的銅。潛在地，新的奈米技術和一類新的高導電材料可以提供比銅更好的性能。
圖17中示出了第二SC內轉子30’的截面側視圖。SC內轉子30’未示出可能存在但不是必需的杆32b(主杆)。除此之外，SC內轉子30’類似於SC內轉子30。
儘管已經借助于本發明的具體實施方式和應用對本文所公開的本發明進行了描述，但是本領域具有通常知識者可以在不背離申請專利範圍中闡述的本發明的範圍的情況下對本發明做出許多修改和變化。
20:外轉子
22:永磁體
23:芯
26a、26b:杆

Claims (20)

  1. 一種混合式鼠籠/永磁體馬達，包括：馬達殼體；定子，所述定子固定至所述馬達殼體並且產生旋轉的定子磁場；馬達軸，所述馬達軸可旋轉地連接至所述馬達殼體並且從所述馬達殼體的至少一個端部伸出以用於附接至負載；第二轉子，所述第二轉子旋轉地固定至所述馬達軸並且定位成與所述馬達軸同軸，所述第二轉子包括：第二轉子芯；以及第二導電鼠籠條，所述第二導電鼠籠條嵌入所述第二轉子芯中；第一轉子，所述第一轉子定位於所述定子與所述第二轉子之間且與所述馬達軸同軸，所述第一轉子旋轉地、非機械地聯接至所述馬達軸而與所述馬達軸一起旋轉，並且所述第一轉子包括：第一轉子芯；至少一個感應元件，所述至少一個感應元件構造成與所述旋轉的定子磁場相配合以在起動時提供扭矩；以及永磁體，所述永磁體定位於所述第一轉子芯的內部表面上。
  2. 如請求項1所述的馬達，還包括磁通壁壘，所述磁通壁壘位於所述第二轉子芯內部，所述磁通壁壘在同步運轉期間導引所述旋轉的定子磁場通過所述第二轉子芯，其中，所述磁通壁壘是所述第二轉子芯中的空隙。
  3. 如請求項2所述的馬達，其中，所述磁通壁壘是連接所述第二導電鼠籠條的內端部的凹形路徑。
  4. 如請求項1所述的馬達，其中，所述至少一個感應元件包括嵌入所述第一轉子芯的外部表面中的多個成角度地間隔開的鼠籠條。
  5. 如請求項4所述的馬達，其中，第一導電鼠籠條包括多個成角度地間隔開的第一副鼠籠條，所述多個成角度地間隔開的所述第一副鼠籠條被分 成等量的多組，這些組由第一主鼠籠條成角度地分隔開，組的數目和第一主鼠籠條的數目都等於所述馬達的極數。
  6. 如請求項5所述的馬達，其中，所述第二導電鼠籠條以成角度地間隔開的方式嵌入所述第二轉子芯的第二外部表面中。
  7. 如請求項2所述的馬達，其中，所述至少一個感應元件包括圍繞所述第一轉子的渦流環。
  8. 如請求項7所述的馬達，其中，所述渦流環是銅環。
  9. 如請求項4所述的馬達，其中：所述第一鼠籠條包括多個成角度間隔開的第一副鼠籠條，所述第一副鼠籠條被分成N個第一組，所述第一組中的每個第一組包括所述第一副鼠籠條中的連續的第一副鼠籠條；並且所述第一組由N個成角度地間隔開且較大的第一主鼠籠條分隔開，所述第一主鼠籠條中的每個第一主鼠籠條分隔開所述第一組中的連續的第一組，其中所述N為任一正整數。
  10. 如請求項1所述的馬達，其中：所述第一轉子包括N個所述永磁體；所述第二導電鼠籠條靠近所述第二轉子芯的面向所述第一轉子的表面，並且所述第二導電鼠籠條包括N組成角度地間隔開的杆；N組杆中的每一組杆都包括位於右半部分中的右半部杆和位於左半部分中的左半部杆，並且間隔開的磁通壁壘從所述N組杆中的每一組杆的左半部杆中的至少一個左半杆的第一內端部到達所述第二轉子芯，並到達所述N組杆中的每一組杆的右半部杆中的至少一個右半部杆的第二內端部，其中所述N為任一正整數。
  11. 如請求項10所述的馬達，其中，將所述左半部杆與所述右半部杆連接的所述磁通壁壘在橫向上是對稱的。
  12. 如請求項10所述的馬達，其中，與更靠近所述N組杆中的每一組杆的中心將所述左半部杆與所述右半部杆連接的磁通壁壘相比，將所述左半部杆中的最左側與所述最右側杆中的最右側連接的磁通壁壘更深地進入所述第二轉子芯。
  13. 如請求項1所述的馬達，其中：所述定子在所述第一轉子和所述第二轉子兩者的外部；所述第二轉子是內轉子；並且所述第一轉子是定位於所述內轉子與所述定子之間的外轉子。
  14. 如請求項13所述的馬達，其中：所述至少一個感應元件包括第一鼠籠條；並且在同步轉速下：所述第一鼠籠條與所述第二鼠籠條成角度地對準；並且第三磁場線從所述定子分別在所述第一鼠籠條的連續的第一鼠籠條之間穿過、穿過所述永磁體、並且在所述第二鼠籠條之間穿過。
  15. 如請求項9所述的馬達，其中，所述永磁體包括N個成角度地間隔開的永磁體，所述N個永磁體中的每個永磁體定位成與N組副鼠籠條中的一組副鼠籠條成角度地對準。
  16. 如請求項15所述的馬達，其中：所述第二鼠籠條包括：N組第二副鼠籠條；以及N個第二主鼠籠條；並且在同步運轉期間，所述第二副鼠籠條分別與所述第一副鼠籠條對準，並 且所述第二主鼠籠條分別與所述第一主鼠籠條對準。
  17. 如請求項1所述的馬達，其中：所述至少一個感應元件包括第一鼠籠條；並且在同步運轉期間，所述第二鼠籠條中的單個第二鼠籠條與第一鼠籠條中的單個第一鼠籠條對準，其中，所述第一鼠籠條與所述永磁體成角度地對準。
  18. 如請求項5所述的馬達，其中：所述永磁體包括N個成角度地間隔開的永磁體；並且N組副鼠籠條中的每一組副鼠籠條都定位在N個永磁體中的一個永磁體上。
  19. 一種混合式鼠籠/永磁體馬達，包括：馬達殼體；定子，所述定子固定至所述馬達殼體並且產生旋轉的定子磁場；馬達軸，所述馬達軸可旋轉地連接至所述馬達殼體並且從所述馬達殼體的至少一個端部伸出以用於附接至負載；第二轉子，所述第二轉子旋轉地固定至所述馬達軸並且定位成與所述馬達軸同軸，所述第二轉子包括：第二轉子芯；以及成角度地間隔開的導電的第二鼠籠條，所述第二鼠籠條嵌入所述第二轉子芯中；第一轉子，所述第一轉子定位於所述定子與所述第二轉子之間且與所述馬達軸同軸，所述第一轉子旋轉地、非機械地聯接至所述馬達軸而與所述馬達軸在任何運轉期間一起旋轉，並且所述第一轉子包括：第一轉子芯；成角度地間隔開的導電的第一鼠籠條，所述第一鼠籠條嵌入所述第一轉子芯中，所述第一轉子芯構造成與旋轉的定子磁場配合以在起動時提供扭矩，在同步運轉期間，所述第一鼠籠條能夠同時與所述第二鼠籠 條成角度地對準；以及永磁體，所述永磁體定位於所述第一轉子芯中，所述永磁體從所述第一鼠籠條朝向所述第二轉子徑向移位，並且與所述第一鼠籠條成角度地重疊。
  20. 一種混合式鼠籠/永磁體馬達，包括：馬達殼體；定子，所述定子固定至所述馬達殼體並且產生旋轉的定子磁場；馬達軸，所述馬達軸可旋轉地連接至所述馬達殼體並且從所述馬達殼體的至少一個端部伸出以用於附接至負載；第二轉子，所述第二轉子旋轉地固定至所述馬達軸並且定位成與所述馬達軸同軸，所述第二轉子包括：第二轉子芯；以及成角度地間隔開的導電的第二鼠籠條，所述第二鼠籠條嵌入所述第二轉子芯中；第一轉子，所述第一轉子定位於所述定子與所述第二轉子之間且與所述馬達軸同軸，所述第一轉子旋轉地、非機械地聯接至所述馬達軸而與所述馬達軸一起旋轉，並且所述第一轉子包括：第一轉子芯；成角度地間隔開的導電的第一鼠籠條，所述第一鼠籠條嵌入所述第一轉子芯中，所述第一轉子芯構造成與旋轉的定子磁場配合以在起動時提供扭矩；永磁體，所述永磁體定位於所述第一鼠籠條下方並且定位於所述第一轉子芯的面向所述第二轉子的表面上；並且所有連續的定子場線在同步運轉期間由所述第一鼠籠條和所述第二鼠籠條分隔開。
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