本發(fā)明總體涉及一種永磁同步電動(dòng)機(jī)。更具體地說，本發(fā)明涉及包括具有永磁體的轉(zhuǎn)子的永磁同步電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)車和混合動(dòng)力車(HEV)包括用作車輛驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)機(jī)。在純電動(dòng)車中，電動(dòng)機(jī)用作唯一驅(qū)動(dòng)源。另一方面，HEV包括根據(jù)本領(lǐng)域所理解的條件而作為車輛驅(qū)動(dòng)源操作的電動(dòng)機(jī)和常規(guī)內(nèi)燃機(jī)。

已知一種包括轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)(例如，參考日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開No.2006-52156)，該轉(zhuǎn)子具有低矯頑力磁體以取得可變磁化特性(在下文中該電動(dòng)機(jī)被稱為可變磁化電動(dòng)機(jī))。例如，如圖4所示，可變磁化電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)子101，轉(zhuǎn)子101具有轉(zhuǎn)子芯體102、多個(gè)低矯頑力磁體103以及多個(gè)高矯頑力磁體104。在該構(gòu)造中，低矯頑力磁體103的磁化程度可因由定子的定子繞組中的電流產(chǎn)生的磁場改變。具體而言，低矯頑力磁體103的磁化程度可以因基于電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)的d軸線通量而變化來改善電動(dòng)機(jī)的效率。具體而言，可以增大磁化程度，以增大電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，在可變磁化電動(dòng)機(jī)中，為了改變電動(dòng)機(jī)的磁化程度，需要被施加至定子繞組的負(fù)載電流瞬時(shí)增大，這加大了電動(dòng)機(jī)的銅損。因此，雖然與常規(guī)機(jī)械相比提高了可變磁化電動(dòng)機(jī)的效率，但在磁化狀態(tài)變化期間所發(fā)生的額外銅損限制了改進(jìn)量。

因此，期望通過在改變可變磁化電動(dòng)機(jī)的磁化程度的同時(shí)降低銅損來提供具有提高效率的改進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

考慮到公知技術(shù)的狀態(tài)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)方面包括：定子，其具有定子繞組；轉(zhuǎn)子，其具有能相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子芯體；以及磁性結(jié)構(gòu)件，其具有被安裝至所述轉(zhuǎn)子芯體的至少一個(gè)永磁體。所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子布置在徑向內(nèi)側(cè)或外側(cè)，且所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間具有氣隙。所述磁性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生在所述磁性結(jié)構(gòu)件的不同磁極之間經(jīng)由主磁通路徑和漏磁通路徑流動(dòng)的磁通，所述主磁通路徑經(jīng)由所述氣隙穿過所述定子的所述定子繞組，而所述漏磁通路徑在所述轉(zhuǎn)子芯體中圍繞所述永磁體的靠近所述氣隙的端部定位。所述定子、所述轉(zhuǎn)子和所述磁性結(jié)構(gòu)件進(jìn)一步構(gòu)造為滿足下述表達(dá)式：

這里，Vs表示所述定子繞組的磁通勢，Vm表示所述磁性結(jié)構(gòu)件的磁通勢，Rg表示所述氣隙的磁阻，Rs表示所述定子的沿著所述主磁通路徑的磁阻，Rr表示所述轉(zhuǎn)子芯體的沿著所述主磁通路徑的磁阻，Rb表示所述轉(zhuǎn)子芯體的沿著所述漏磁通路徑的磁阻，而η表示所述磁通的經(jīng)由所述漏磁通路徑流動(dòng)的漏磁通與所述磁通的由所述磁性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的總磁通的比率。

附圖說明

現(xiàn)在參考構(gòu)成該原始公開內(nèi)容一部分的附圖：

圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的永磁同步電動(dòng)機(jī)的局部剖視示意圖；

圖2是根據(jù)第二實(shí)施例的永磁同步電動(dòng)機(jī)的局部剖視示意圖；

圖3是根據(jù)第三實(shí)施例的永磁同步電動(dòng)機(jī)的局部剖視示意圖；以及

圖4是可變磁化電動(dòng)機(jī)的剖視示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖來說明所選實(shí)施例。對(duì)基于本公開內(nèi)容的領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，提供實(shí)施例的以下描述僅僅是出于說明的目的，而不是為了限制所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容限定的本發(fā)明。

第一實(shí)施例

參考圖1，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的永磁同步電動(dòng)機(jī)(其也可以被稱為內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī))。如圖1所示，電動(dòng)機(jī)10主要包括轉(zhuǎn)子12和定子14。電動(dòng)機(jī)10可以在例如汽車、卡車、SUV等任意類型的電動(dòng)車或HEV中使用或在本領(lǐng)域所理解的任意其他類型的設(shè)備中使用。轉(zhuǎn)子12和定子14可以由金屬或本領(lǐng)域所理解的任意其他合適的材料制成。

在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子12具有轉(zhuǎn)子芯體16。電動(dòng)機(jī)10還包括多個(gè)磁體18，磁體18被固定地安裝至轉(zhuǎn)子芯體16。轉(zhuǎn)子芯體16可以圍繞電動(dòng)機(jī)10的中心旋轉(zhuǎn)軸線O相對(duì)于定子14旋轉(zhuǎn)，并相對(duì)于定子14布置在徑向內(nèi)側(cè)，且轉(zhuǎn)子芯體16與定子14之間具有氣隙20。轉(zhuǎn)子芯體16構(gòu)造為包括多對(duì)泄漏部分22、多個(gè)隔磁部24和多對(duì)側(cè)開口26。轉(zhuǎn)子芯體16基本上形成為一體式單一部件。在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)描述轉(zhuǎn)子芯體16的構(gòu)造。在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯體16相對(duì)于定子14布置在徑向內(nèi)側(cè)，且轉(zhuǎn)子芯體16與定子14之間具有氣隙20。然而，如本領(lǐng)域所理解的那樣，轉(zhuǎn)子芯體16可以相對(duì)于定子14布置在徑向外側(cè)，且轉(zhuǎn)子芯體16與定子14之間具有氣隙。

在所示實(shí)施例中，定子14關(guān)于電動(dòng)機(jī)10的中心旋轉(zhuǎn)軸線O相對(duì)于轉(zhuǎn)子12同心地布置。如上所述，定子14相對(duì)于轉(zhuǎn)子12布置在徑向外側(cè)，且定子14與轉(zhuǎn)子12之間具有氣隙20。具體而言，如圖1所示，氣隙20位于轉(zhuǎn)子12的外周28與定子14的內(nèi)周30之間，以使轉(zhuǎn)子12能夠圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O自由或大體上自由地旋轉(zhuǎn)。定子14主要包括多個(gè)定子齒部32、多個(gè)定子繞組34以及可以以任意常規(guī)方式構(gòu)成的其他部件。在所示實(shí)施例中，定子齒部32構(gòu)造為本領(lǐng)域已知的寬定子齒部。然而，定子齒部32可以具有任意適合尺寸，并且定子14可以包括任意數(shù)量的定子齒部32，以實(shí)現(xiàn)本文所述實(shí)施例的可操作性。在該實(shí)例中，定子齒部32向定子14的內(nèi)周30敞開，但必要時(shí)也可以是閉合的。定子繞組34由纏繞在定子齒部32上的銅線或鋁線制成。然而，定子繞組34可以由本領(lǐng)域已知的任意合適類型的材料制成。在所示實(shí)施例中，定子14可以使用本領(lǐng)域已知的常規(guī)定子。因此，為了簡明起見，將省略詳細(xì)描述。

在所示實(shí)施例中，磁體18圍繞轉(zhuǎn)子12的圓周在相鄰一對(duì)隔磁部24之間間隔開。如圖1所示，每個(gè)磁體18均具有一對(duì)永磁體件18a或18b(例如，至少一個(gè)永磁體)，以限定具有交替極性的電動(dòng)機(jī)10的各個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極。在所示實(shí)施例中，四對(duì)磁體件18a和四對(duì)磁體件18b圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O沿周向交替排列，以限定電動(dòng)機(jī)10的八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極。具體而言，在所示實(shí)施例中，例如，磁體件18a的北極相對(duì)于磁體件18a的南極布置在徑向外側(cè)，而磁體件18b的南極相對(duì)于磁體件18b的北極布置在徑向外側(cè)。因此，在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子12包括八對(duì)磁體件18a和18b，這些磁體件18a和18b定位在八個(gè)隔磁部24之間，并圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O以45度的間距沿周向間隔開。然而，可以針對(duì)隔磁部24的數(shù)量變化而改變磁體件18a和18b的數(shù)量或磁體18的數(shù)量。此外，每個(gè)磁體18可以構(gòu)造為單個(gè)磁體件或多于兩個(gè)的磁體件。如圖1所示，d軸線穿過各個(gè)磁體18的中心。換句話說，d軸線在一對(duì)磁體件18a或18b之間穿過。另一方面，q軸線穿過各個(gè)隔磁部24。換句話說，q軸線在相鄰一對(duì)磁體18或相鄰一對(duì)磁體件18a和18b之間穿過。然而，磁體18或隔磁部24可以相對(duì)于d軸線和q軸線定位在任意合適的位置，以實(shí)現(xiàn)本文所述實(shí)施例的可操作性。在所示實(shí)施例中，一對(duì)磁體件18a在沿周向朝向彼此移動(dòng)時(shí)沿徑向向內(nèi)地延伸。類似的是，一對(duì)磁體件18b在沿周向朝向彼此移動(dòng)時(shí)沿徑向向內(nèi)地延伸。然而，根據(jù)需要和/或根據(jù)期望可以以不同方式布置磁體件18a和18b。

在所示實(shí)施例中，磁體18形成磁性結(jié)構(gòu)件，該磁性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生在磁體18的不同磁極之間經(jīng)由多個(gè)第一主磁通路徑40、多個(gè)第二主磁通路徑42和多個(gè)漏磁通路徑46流動(dòng)的磁通。在所示實(shí)施例中，如圖1所示，每個(gè)第一主磁通路徑40從一個(gè)磁體18的一個(gè)磁極(例如，磁體件18a的北極)延伸至相鄰一個(gè)磁體18的另一磁極(例如，磁體件18b的南極)，并經(jīng)由氣隙20穿過定子14的定子繞組34，而每個(gè)第二主磁通路徑42從相鄰一個(gè)磁體18的一個(gè)磁極(例如，磁體件18b的北極)延伸至一個(gè)磁體18的另一磁極(例如，磁體件18a的南極)，并穿過轉(zhuǎn)子芯體16。在所示實(shí)施例中，一對(duì)第一主磁通路徑40和第二主磁通路徑42形成經(jīng)由氣隙20穿過定子14的定子繞組34的主磁通路徑。另一方面，每個(gè)漏磁通路徑46在轉(zhuǎn)子芯體16中圍繞磁體件18a和18b中的相應(yīng)一個(gè)磁體件的靠近氣隙20的端部定位。在所示實(shí)施例中，每個(gè)漏磁通路徑46在磁體件18a和18b中的相應(yīng)一個(gè)磁體件的不同磁極之間(例如，在磁體件18a或18b的北極與南極之間)延伸穿過轉(zhuǎn)子芯體16的相應(yīng)一個(gè)泄漏部分22。

如上所述，轉(zhuǎn)子芯體16具有泄漏部分22、隔磁部24和側(cè)開口26。雖然圖1示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)10的兩個(gè)磁體18或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的僅兩對(duì)泄漏部分22和僅兩對(duì)側(cè)開口26，但轉(zhuǎn)子芯體16總共具有與電動(dòng)機(jī)10的八個(gè)磁體18或八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)應(yīng)的八對(duì)泄漏部分22和八對(duì)側(cè)開口26。類似的是，雖然圖1示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)10的兩個(gè)磁體18或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的僅一個(gè)完整隔磁部24和兩個(gè)局部隔磁部24，但轉(zhuǎn)子芯體16總共具有位于電動(dòng)機(jī)10的八個(gè)磁體18或八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極中的相鄰一對(duì)之間的八個(gè)隔磁部24。然而，轉(zhuǎn)子芯體16可以包括被認(rèn)為適于使用電動(dòng)機(jī)10的環(huán)境的數(shù)量的泄漏部分22、隔磁部24和側(cè)開口26。在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯體16關(guān)于d軸線和q軸線以鏡像對(duì)稱的方式構(gòu)成。

如圖1所示，泄漏部分22主要包括U型部分，該U型部分分別在磁體18的不同磁極之間延伸，以在U型部分中限定漏磁通路徑46。換句話說，在所示實(shí)施例中，漏磁通路徑46分別延伸穿過泄漏部分22。如圖1所示，用于相鄰一對(duì)磁體18的泄漏部分22分別隔著隔磁部24沿周向彼此面對(duì)。換句話說，隔磁部24布置在相鄰一對(duì)泄漏部分22之間。具體而言，隔磁部24布置在電動(dòng)機(jī)10的相鄰一對(duì)磁體18或相鄰一對(duì)電動(dòng)機(jī)磁極之間(例如，在磁體件18a和與磁體件18a相鄰的磁體件18b之間)。在所示實(shí)施例中，隔磁部24構(gòu)造為相鄰一對(duì)泄漏部分22之間的氣隙。因此，根據(jù)泄漏部分22上的漏磁通路徑46的磁路寬度和磁路長度計(jì)算出的磁阻小于在相鄰一對(duì)磁體18的不同磁極之間(例如，在磁體件18a的北極和與磁體件18b相鄰的磁體件18b的南極之間)延伸穿過隔磁部24的磁路的磁阻。在所示實(shí)施例中，隔磁部24沿徑向向外敞開以面對(duì)定子14的內(nèi)周30，并從轉(zhuǎn)子12的外周28沿徑向延伸至相對(duì)于側(cè)開口26的徑向內(nèi)側(cè)邊界位于徑向內(nèi)側(cè)的位置。在所示實(shí)施例中，隔磁部24構(gòu)造為氣隙。然而，隔磁部24也可以包括本領(lǐng)域中常規(guī)的任意合適類型的隔絕材料。側(cè)開口26在周向上與磁體件18a和18b的端部相鄰，使得泄漏部分22分別布置在隔磁部24與側(cè)開口26之間。因此，延伸穿過泄漏部分22的漏磁通路徑46在轉(zhuǎn)子芯體16上分別在隔磁部24與側(cè)開口26之間延伸。

在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子12、定子14和磁體18(例如，磁性結(jié)構(gòu)件)進(jìn)一步構(gòu)造為滿足關(guān)于電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極的下述表達(dá)式(1)和(2)。

這里，Vs表示對(duì)電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的定子繞組34的磁通勢，而Vm表示對(duì)電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的磁體18的磁通勢。Rg表示對(duì)電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的氣隙20的磁阻，Rs表示對(duì)電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的定子14的沿著第一主磁通路徑40的磁阻，Rr表示對(duì)電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的轉(zhuǎn)子芯體16的沿著第二主磁通路徑42的磁阻，Rb表示轉(zhuǎn)子芯體16的沿著漏磁通路徑46的磁阻，而η表示對(duì)電動(dòng)機(jī)10的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的磁通的經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)的漏磁通與磁通的由磁體18產(chǎn)生的總磁通的比率。具體而言，η表示在定子14空載時(shí)(即，在定子繞組34的磁通勢為零時(shí))磁通的經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)的漏磁通與磁通的由磁體18產(chǎn)生的總磁通的比率。

在所示實(shí)施例中，表達(dá)式(1)表示在定子14的負(fù)載狀態(tài)(負(fù)載電流被施加至定子14)下第一主磁通路徑40、第二主磁通路徑42和漏磁通路徑46的磁阻、磁體18的磁通勢與定子14的磁通勢之間的關(guān)系。另一方面，表達(dá)式(2)表示空載狀態(tài)(沒有負(fù)載電流被施加至定子14)下的上述關(guān)系。

在如上所述構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)10中，電動(dòng)機(jī)10具有隔磁部24，該隔磁部24用作在相鄰一對(duì)磁體18之間由定子14感應(yīng)的磁通的磁通路徑上的磁壘(magnetic barrier)，使得在同一磁體18的不同磁極之間相連的漏磁通路徑46的磁阻小于在相鄰一對(duì)磁體18的不同磁極之間相連的磁通路徑的磁阻。電動(dòng)機(jī)10還具有位于磁體18的端部附近的側(cè)開口26。在該構(gòu)造中，可以通過使電動(dòng)機(jī)10構(gòu)造成滿足由表達(dá)式(1)和(2)表示的條件來使電動(dòng)機(jī)10取得如下電動(dòng)機(jī)特性：在最大負(fù)載狀態(tài)下使磁鏈(flux linkage)最大而與常規(guī)電動(dòng)機(jī)的磁鏈具有同一水平，而在低負(fù)載狀態(tài)或空載狀態(tài)下使磁鏈低于常規(guī)電動(dòng)機(jī)的磁鏈。

具體而言，在所示實(shí)施例中，在電動(dòng)機(jī)10中，在空載狀態(tài)下磁通的由磁體18產(chǎn)生的總磁通的多于20％經(jīng)由泄漏部分22上的漏磁通路徑46泄露了。此外，由于隔磁部24和側(cè)開口26，由定子14產(chǎn)生的磁通主要經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)，從而在負(fù)載狀態(tài)下抵消漏磁通路徑46上的漏磁通。具體而言，漏磁通路徑46位于隔磁部24附近以與q軸線交叉耦合，這抵消了在負(fù)載狀態(tài)下漏磁通路徑46上的漏磁通。結(jié)果，在電動(dòng)機(jī)10中，可以期望得到磁鏈數(shù)量的高可變通量特性。例如，在高速且低轉(zhuǎn)矩操作下可以預(yù)期多于20％的損耗減小，且不會(huì)消除轉(zhuǎn)矩能力。此外，在最大負(fù)載狀態(tài)下可以得到最大磁鏈。

此外，泄漏部分22可以用作在轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)期間接受被施加在磁體18上的離心力的加強(qiáng)部件。在所示實(shí)施例中，泄漏部分22的寬度自然變大。結(jié)果，與常規(guī)電動(dòng)機(jī)相比可以以更高的速度驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10，或者電動(dòng)機(jī)10的直徑可以大于常規(guī)電動(dòng)機(jī)的直徑，且不會(huì)使電動(dòng)機(jī)輸出特性下降。

因此，在該構(gòu)造中，電動(dòng)機(jī)10可以具有與定子14互相鏈接的磁通特性，使得磁通特性根據(jù)由定子14產(chǎn)生的磁通而變化，而無需如常規(guī)電動(dòng)機(jī)那樣改變永磁體的磁化程度。此外，在電動(dòng)機(jī)10中，可以抑制銅損的增大，并因此可以提高在高速且低轉(zhuǎn)矩操作下的電動(dòng)機(jī)效率。此外，因?yàn)樵跐M載下可以得到相同的最大磁鏈，所以可以在電動(dòng)機(jī)的尺寸無任何增大的情況下保持最大電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩特性。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)10中，轉(zhuǎn)子12、定子14和磁體18構(gòu)造為滿足表達(dá)式(1)和(2)。

在該構(gòu)造中，當(dāng)定子14感應(yīng)的磁通增大時(shí)，定子14因磁體18而產(chǎn)生的磁鏈增大。因此，在最大負(fù)載狀態(tài)下定子14的磁鏈最大。此外，在該構(gòu)造中，與常規(guī)轉(zhuǎn)子相比轉(zhuǎn)子12的剛度增大。因此，電動(dòng)機(jī)10可以設(shè)置有具有較大直徑的轉(zhuǎn)子，或可以承受更高速的操作。因此，在該構(gòu)造中，在保持最大輸出的同時(shí)可以抑制銅損的增大并可以減小高速且低轉(zhuǎn)矩操作下的鐵損，這提高了電動(dòng)機(jī)效率。此外，可以通過經(jīng)由與q軸線高度交叉耦合的漏磁通路徑46泄漏磁通來得到高可變通量特性。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)10中，漏磁通路徑46在同一磁體件18a或18b的不同磁極之間延伸。具體而言，電動(dòng)機(jī)10具有位于同一磁體件18a或18b的相反兩側(cè)之間的漏磁通路徑46。

在該構(gòu)造中，可以通過圍繞磁體件18a或18b的端部僅設(shè)置小泄漏部分22來根據(jù)由定子14產(chǎn)生的磁通的變化改變磁鏈。因此，在該構(gòu)造中，可以在抑制電動(dòng)機(jī)10的尺寸增大的同時(shí)提高電動(dòng)機(jī)效率。此外，可以通過使漏磁通路徑46與q軸線高度交叉耦合來得到更高的可變通量特性。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)10中，根據(jù)泄漏部分22的沿著漏磁通路徑46的磁路寬度和磁路長度計(jì)算出的磁阻小于在相鄰一對(duì)磁體18(例如，磁體件18a以及與磁體件18a相鄰的相鄰磁體件18b)的不同磁極之間延伸的磁路的磁阻。

在該構(gòu)造中，由定子14產(chǎn)生的磁通和漏磁通可以交叉耦合，并且可以使因定子14的負(fù)載電流的增大而導(dǎo)致的磁鏈的變化量變大。因此，可以減小在高速和低轉(zhuǎn)矩操作下的鐵損，這提高了電動(dòng)機(jī)效率。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)10中，轉(zhuǎn)子芯體16具有：隔磁部24(例如，磁壘)，其布置在一對(duì)磁體18(例如，磁體件18a和與磁體件18a相鄰的相鄰磁體件18b)之間；以及側(cè)開口26，其在周向上與磁體件18a或18b的端部相鄰。漏磁通路徑46在轉(zhuǎn)子芯體16上在隔磁部24與側(cè)開口26之間延伸。

在該構(gòu)造中，漏磁通和由定子14產(chǎn)生的磁通可以充分地交叉耦合，并且可以使因定子14的負(fù)載電流的增大而導(dǎo)致的磁鏈的變化量變大。因此，可以減小在高速和低轉(zhuǎn)矩操作下的鐵損，這提高了電動(dòng)機(jī)效率。

第二實(shí)施例

現(xiàn)在參考圖2，示出了根據(jù)將要說明的第二實(shí)施例的永磁同步電動(dòng)機(jī)50(其也可以被稱為內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī))。從第一實(shí)施例與第二實(shí)施例之間的相似性考慮，第二實(shí)施例的與第一實(shí)施例的部件相同或大致相同的部件將采用與第一實(shí)施例的該部件相同的附圖標(biāo)記。此外，為了簡明起見，可以省略對(duì)第二實(shí)施例的與第一實(shí)施例的部件相同的部件的描述。具體而言，除了轉(zhuǎn)子52的構(gòu)造之外，電動(dòng)機(jī)50可以與根據(jù)第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10相同或大致相同。因此，為了簡明起見，將省略對(duì)定子14的詳細(xì)描述。

如圖2所示，轉(zhuǎn)子52具有轉(zhuǎn)子芯體56。電動(dòng)機(jī)50還包括被固定地安裝至轉(zhuǎn)子芯體56的多個(gè)磁體58。轉(zhuǎn)子芯體56可以圍繞電動(dòng)機(jī)50的中心旋轉(zhuǎn)軸線O相對(duì)于定子14旋轉(zhuǎn)，并相對(duì)于定子14布置在徑向內(nèi)側(cè)，且轉(zhuǎn)子芯體16與定子14之間具有氣隙60。轉(zhuǎn)子芯體56構(gòu)造為包括多對(duì)泄漏部分62、多個(gè)隔磁部64和多對(duì)側(cè)開口66。轉(zhuǎn)子芯體56基本上形成為一體式單一部件。在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)描述轉(zhuǎn)子芯體56的構(gòu)造。

在所示實(shí)施例中，定子14關(guān)于電動(dòng)機(jī)50的中心旋轉(zhuǎn)軸線O相對(duì)于轉(zhuǎn)子52同心地布置。如上所述，定子14相對(duì)于轉(zhuǎn)子52布置在徑向外側(cè)，且定子14與轉(zhuǎn)子52之間具有氣隙60。具體而言，如圖2所示，氣隙60位于轉(zhuǎn)子52的外周68與定子14的內(nèi)周30之間，以使轉(zhuǎn)子52能夠圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O自由或大體上自由地旋轉(zhuǎn)。

在所示實(shí)施例中，磁體58圍繞轉(zhuǎn)子52的圓周在相鄰一對(duì)隔磁部64之間間隔開。如圖2所示，每個(gè)磁體58形成為一體式單一部件，以限定具有交替極性的電動(dòng)機(jī)50的各個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極。在所示實(shí)施例中，八個(gè)磁體58圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O沿周向交替排列，以限定電動(dòng)機(jī)50的八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極。具體而言，在所示實(shí)施例中，磁體58的縱向沿與徑向垂直或大致垂直的方向延伸，使得例如磁體58的一個(gè)磁極相對(duì)于磁體58的另一磁極布置在徑向外側(cè)。因此，在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子52包括八個(gè)磁體58，這些磁體58定位在八個(gè)隔磁部64之間，并圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O以45度的間距沿周向間隔開。然而，可以針對(duì)隔磁部64的數(shù)量變化而改變磁體18的數(shù)量。此外，每個(gè)磁體58均可以構(gòu)造為多個(gè)磁體件。如圖2所示，d軸線穿過各個(gè)磁體58的中心。另一方面，q軸線穿過各個(gè)隔磁部64。換句話說，q軸線在相鄰一對(duì)磁體58之間穿過。然而，磁體58或隔磁部64可以相對(duì)于d軸線和q軸線定位在任意合適的位置，以實(shí)現(xiàn)本文所述討論的實(shí)施例的可操作性。此外，根據(jù)需要和/或根據(jù)期望可以以不同方式布置磁體58。

在所示實(shí)施例中，磁體58形成磁性結(jié)構(gòu)件，該磁性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生在磁體58的不同磁極之間經(jīng)由多個(gè)第一主磁通路徑40、多個(gè)第二主磁通路徑42和多個(gè)漏磁通路徑46流動(dòng)的磁通。在所示實(shí)施例中，如圖2所示，每個(gè)第一主磁通路徑40從一個(gè)磁體58的一個(gè)磁極延伸至相鄰一個(gè)磁體58的另一磁極，并經(jīng)由氣隙60穿過定子14的定子繞組34，而每個(gè)第二主磁通路徑42從相鄰一個(gè)磁體58的一個(gè)磁極延伸至一個(gè)磁體58的另一磁極，并穿過轉(zhuǎn)子芯體56。在所示實(shí)施例中，一對(duì)第一主磁通路徑40和第二主磁通路徑42形成經(jīng)由氣隙60穿過定子14的定子繞組34的主磁通路徑。另一方面，漏磁通路徑46在轉(zhuǎn)子芯體56中圍繞相應(yīng)一個(gè)磁體58的靠近氣隙60的端部定位。在所示實(shí)施例中，每個(gè)漏磁通路徑46在相應(yīng)一個(gè)磁體58的不同磁極之間分別延伸穿過轉(zhuǎn)子芯體56的相應(yīng)一個(gè)泄漏部分62。

如上所述，轉(zhuǎn)子芯體56具有泄漏部分62、隔磁部64和側(cè)開口66。雖然圖2示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)50的兩個(gè)磁體58或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的僅兩對(duì)泄漏部分62和僅兩對(duì)側(cè)開口66，但轉(zhuǎn)子芯體56總共具有與電動(dòng)機(jī)50的八個(gè)磁體58或八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)應(yīng)的八對(duì)泄漏部分62和八對(duì)側(cè)開口66。類似的是，雖然圖2示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)50的兩個(gè)磁體58或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的僅一個(gè)完整隔磁部64和兩個(gè)局部隔磁部64，但轉(zhuǎn)子芯體56總共具有位于電動(dòng)機(jī)50的八個(gè)磁體58或八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極中的相鄰一對(duì)之間的八個(gè)隔磁部64。然而，轉(zhuǎn)子芯體56可以包括被認(rèn)為適于使用電動(dòng)機(jī)50的環(huán)境的數(shù)量的泄漏部分62、隔磁部64和側(cè)開口66。在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯體56相對(duì)于d軸線和q軸線以鏡像對(duì)稱的方式構(gòu)成。

如圖2所示，泄漏部分62主要包括方形U型部分，該方形U型部分分別在磁體58的不同磁極之間延伸，以在方形U型部分中限定漏磁通路徑46。換句話說，在所示實(shí)施例中，漏磁通路徑46分別延伸穿過泄漏部分62。更具體地說，如圖2所示，每個(gè)泄漏部分62主要包括外周部分62a(例如周部)、徑向部分62b和內(nèi)周部分62c(例如，周部)。外周部分62a沿周向延伸遠(yuǎn)離相應(yīng)一個(gè)磁體58。徑向部分62b從外周部分62a沿徑向向內(nèi)延伸。在所示實(shí)施例中，徑向部分62b與外周部分62a垂直或大致垂直地延伸。內(nèi)周部分62c相對(duì)于外周部分62a布置在徑向內(nèi)側(cè)，并從徑向部分62b沿周向朝相應(yīng)一個(gè)磁體58延伸。在所示實(shí)施例中，內(nèi)周部分62c與徑向部分62b垂直或大致垂直地延伸。在該構(gòu)造中，泄漏部分62內(nèi)部分別有矩形側(cè)開口66。

在所示實(shí)施例中，如圖2所示，漏磁通路徑46沿著外周部分62a、徑向部分62b和內(nèi)周部分62c延伸。具體而言，如圖2所示，外周部分62a和內(nèi)周部分62c對(duì)于漏磁通路徑46具有磁路寬度l1，而徑向部分62b對(duì)于漏磁通路徑46具有比磁體寬度l1小的磁路寬度l2(l1>l2)。此外，如圖2所示，外周部分62a和內(nèi)周部分62c沿著漏磁通路徑46具有磁路長度l3，磁路長度l3還限定了矩形側(cè)開口66的一側(cè)的尺寸。在所示實(shí)施例中，泄漏部分62構(gòu)造為使得根據(jù)漏磁通路徑46的沿著外周部分62a和內(nèi)周部分62c的磁路寬度(l1)和磁路長度(l3)計(jì)算出的周部的磁阻小于根據(jù)漏磁通路徑46的沿著徑向部分62b的磁路寬度(l2)和磁路長度(在外周部分62a與內(nèi)周部分62c之間)計(jì)算出的徑向部分62b的磁阻。具體而言，在所示實(shí)施例中，泄漏部分62構(gòu)造為使得用磁路長度(l3)與磁路長度(l1)的比率計(jì)算出的外周部分62a和內(nèi)周部分62c的磁阻小于用(在外周部分62a與內(nèi)周部分62c之間的)磁路長度與磁路寬度(l2)的比率計(jì)算出的徑向部分62b的磁阻。具體而言，在所示實(shí)施例中，泄漏部分62構(gòu)造為使得外周部分62a和內(nèi)周部分62c的總磁阻小于徑向部分62b的磁阻。然而，泄漏部分62也可以構(gòu)造為使得外周部分62a的磁阻和內(nèi)周部分62c的磁阻中的至少一個(gè)磁阻小于徑向部分62b的磁阻。

如圖2所示，對(duì)相鄰一對(duì)磁體58而言的泄漏部分62分別隔著隔磁部64沿周向彼此面對(duì)。換句話說，隔磁部64布置在相鄰一對(duì)泄漏部分62之間。具體而言，隔磁部64布置在電動(dòng)機(jī)50的相鄰一對(duì)磁體58或相鄰一對(duì)電動(dòng)機(jī)磁極之間。在所示實(shí)施例中，隔磁部64構(gòu)造為位于相鄰一對(duì)泄漏部分62之間的氣隙。因此，根據(jù)泄漏部分62上的漏磁通路徑46的磁路寬度和磁路長度計(jì)算出的磁阻小于在相鄰一對(duì)磁體58的不同磁極之間經(jīng)由隔磁部64延伸的磁路的磁阻。在所示實(shí)施例中，隔磁部64沿徑向向外敞開以面對(duì)定子14的內(nèi)周30，并從轉(zhuǎn)子52的外周68沿徑向延伸至相對(duì)于磁體58或泄漏部分62的徑向內(nèi)側(cè)邊界位于徑向內(nèi)側(cè)的位置。在所示實(shí)施例中，隔磁部64構(gòu)造為氣隙。然而，隔磁部64也可以包括本領(lǐng)域中常規(guī)的任意合適類型的隔絕材料。側(cè)開口66在周向上與磁體58的端部相鄰，使得泄漏部分62分別布置在隔磁部64與側(cè)開口66之間。因此，延伸穿過泄漏部分62的漏磁通路徑46在轉(zhuǎn)子芯體56上分別在隔磁部64與側(cè)開口66之間延伸。

在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子52、定子14和磁體58(例如，磁性結(jié)構(gòu)件)進(jìn)一步構(gòu)造為滿足關(guān)于電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極的下述表達(dá)式(1)和(2)。

這里，Vs表示對(duì)電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的定子繞組34的磁通勢，而Vm表示對(duì)電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的磁體58的磁通勢。Rg表示對(duì)電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的氣隙60的磁阻，Rs表示對(duì)電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的定子14的沿著第一主磁通路徑40的磁阻，Rr表示對(duì)電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的轉(zhuǎn)子芯體56的沿著第二主磁通路徑42的磁阻，Rb表示轉(zhuǎn)子芯體56的沿著漏磁通路徑46的磁阻，而η表示對(duì)電動(dòng)機(jī)50的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的磁通的經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)的漏磁通與磁通的由磁體58產(chǎn)生的總磁通的比率。具體而言，η表示在定子14空載時(shí)(即，在定子繞組34的磁通勢為零時(shí))磁通的經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)的漏磁通與磁通的由磁體58產(chǎn)生的總磁通的比率。

在所示實(shí)施例中，表達(dá)式(1)表示在定子14的負(fù)載狀態(tài)(負(fù)載電流被施加在定子14)下第一主磁通路徑40、第二主磁通路徑42和漏磁通路徑46的磁阻、磁體58的磁通勢與定子14的磁通勢之間的關(guān)系。另一方面，表達(dá)式(2)表示空載狀態(tài)(沒有負(fù)載電流被施加至定子14)下的上述關(guān)系。

在如上所述構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)50中，電動(dòng)機(jī)50基本上具有與根據(jù)第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，在所示實(shí)施例中，每個(gè)泄漏部分62均具有外周部分62a、內(nèi)周部分62c和徑向部分62b，并且漏磁通路徑46沿著外周部分62a、徑向部分62b和內(nèi)周部分62c延伸。此外，外周部分62a和內(nèi)周部分62c的沿著漏磁通路徑46的磁阻小于徑向部分62b的沿著漏磁通路徑46的磁阻。因此，電動(dòng)機(jī)50可以取得如下電動(dòng)機(jī)特性：在最大負(fù)載狀態(tài)下使磁鏈最大而與常規(guī)電動(dòng)機(jī)的磁鏈具有同一水平，而在低負(fù)載狀態(tài)或空載狀態(tài)下將磁鏈保持為低于常規(guī)電動(dòng)機(jī)的磁鏈。此外，可以抑制因定子14感應(yīng)的磁通的增大而伴隨的凸極比(saliency ratio)的瞬時(shí)變化。凸極比由d軸線方向的電感與q軸線的電感的比率來定義。通常來說，對(duì)于基于凸極的轉(zhuǎn)子位置感測方法，凸極的變化大大地影響了檢測精度。然而，在電動(dòng)機(jī)50中，可以顯著提高檢測精度。結(jié)果，在該構(gòu)造中，可以通過移除轉(zhuǎn)子位置傳感器來降低制造成本，且同時(shí)提高電動(dòng)機(jī)效率。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)50中，轉(zhuǎn)子芯體56具有：外周部分62a和內(nèi)周部分62c，其沿周向延伸；以及徑向部分62b，其在外周部分62a與內(nèi)周部分62c之間沿徑向延伸。漏磁通路徑46沿著轉(zhuǎn)子芯體56的外周部分62a、徑向部分62b和外周部分62c延伸。根據(jù)漏磁通路徑46的沿著外周部分62a和內(nèi)周部分62c的磁路寬度l1和磁路長度l3計(jì)算出的外周部分62a和內(nèi)周部分62c的磁阻小于根據(jù)漏磁通路徑46的沿著徑向部分62b的磁路寬度l2和磁路長度計(jì)算出的徑向部分62b的磁阻。

在該構(gòu)造中，可以抑制因定子14感應(yīng)的磁通的增大而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子位置感測特性的劣化。因此，可以通過移除轉(zhuǎn)子位置傳感器來降低制造成本，且同時(shí)提高電動(dòng)機(jī)效率。

此外，在電動(dòng)機(jī)50中，漏磁通路徑46沿著泄漏部分62具有圍繞磁體58的端部的矩形形狀，這平衡了可變磁鏈和自感測特性。此外，在電動(dòng)機(jī)50中，外周部分62a和內(nèi)周部分62c的磁路寬度l1大于徑向部分62b的磁路寬度l2，這也改進(jìn)了自感測特性。

第三實(shí)施例

現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)將要說明的第二實(shí)施例的永磁同步電動(dòng)機(jī)70(其也可以被稱為內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī))。從第一至第三實(shí)施例之間的相似性考慮，第三實(shí)施例的與第一和第二實(shí)施例的部件相同或大致相同的部件將采用與第一和第二實(shí)施例的該部件相同的附圖標(biāo)記。此外，為了簡明起見，可以省略對(duì)第三實(shí)施例的與第一和第二實(shí)施例的部件相同的部件的描述。具體而言，除了轉(zhuǎn)子72的構(gòu)造之外，電動(dòng)機(jī)70可以與根據(jù)第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10相同或大致相同。因此，為了簡明起見，將省略對(duì)定子14的詳細(xì)描述。

在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子72具有轉(zhuǎn)子芯體76。電動(dòng)機(jī)70還包括被固定地安裝至轉(zhuǎn)子芯體76的多個(gè)磁體78。轉(zhuǎn)子芯體76可以圍繞電動(dòng)機(jī)70的中心旋轉(zhuǎn)軸線O相對(duì)于定子14旋轉(zhuǎn)，并相對(duì)于定子14布置在徑向內(nèi)側(cè)，且轉(zhuǎn)子芯體16與定子14之間具有氣隙80。轉(zhuǎn)子芯體76構(gòu)造為包括多個(gè)泄漏部分82、多個(gè)隔磁部84和多對(duì)側(cè)開口86。轉(zhuǎn)子芯體76基本上形成為一體式單一部件。在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)描述轉(zhuǎn)子芯體76的構(gòu)造。

在所示實(shí)施例中，定子14關(guān)于電動(dòng)機(jī)70的中心旋轉(zhuǎn)軸線O相對(duì)于轉(zhuǎn)子72同心地布置。如上所述，定子14相對(duì)于轉(zhuǎn)子72布置在徑向外側(cè)，且定子14與轉(zhuǎn)子12之間具有氣隙80。具體而言，如圖3所示，氣隙80位于轉(zhuǎn)子72的外周88與定子14的內(nèi)周30之間，以使轉(zhuǎn)子72能夠圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O自由或大體上自由地旋轉(zhuǎn)。

在所示實(shí)施例中，磁體78圍繞轉(zhuǎn)子72的圓周在相鄰一對(duì)隔磁部84之間間隔開。如圖3所示，每個(gè)磁體78具有一對(duì)永磁體78a或78b(例如，至少一個(gè)永磁體)，以限定具有交替極性的電動(dòng)機(jī)70的各個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極。在所示實(shí)施例中，四對(duì)磁體件78a和四對(duì)磁體件78b圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O沿周向交替排列，以限定電動(dòng)機(jī)70的八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極。具體而言，在所示實(shí)施例中，例如，磁體件78a的北極相對(duì)于磁體件78a的南極布置在徑向外側(cè)，而磁體件78b的南極相對(duì)于磁體件78b的北極布置在徑向外側(cè)。因此，在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子72包括八對(duì)磁體件78a和78b，這些磁體件78a和78b定位在八個(gè)隔磁部84之間，并圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線O以45度的間距沿周向間隔開。然而，可以針對(duì)隔磁部84的數(shù)量變化而改變磁體件78a和78b的數(shù)量或磁體78的數(shù)量。此外，每個(gè)磁體78可以構(gòu)造為單個(gè)磁體件或多于兩個(gè)的磁體件。如圖3所示，d軸線穿過各個(gè)磁體78的中心。換句話說，d軸線在一對(duì)磁體件78a或78b之間穿過。另一方面，q軸線穿過各個(gè)隔磁部84。換句話說，q軸線在相鄰一對(duì)磁體78或相鄰一對(duì)磁體件78a和78b之間穿過。然而，磁體78或隔磁部84可以相對(duì)于d軸線和q軸線定位在任意合適的位置，以實(shí)現(xiàn)本文所述討論的實(shí)施例的可操作性。在所示實(shí)施例中，一對(duì)磁體件78a在沿周向朝向彼此移動(dòng)時(shí)沿徑向向內(nèi)地延伸。類似的是，一對(duì)磁體件78b在沿周向朝向彼此移動(dòng)時(shí)沿徑向向內(nèi)地延伸。然而，根據(jù)需要和/或根據(jù)期望可以以不同方式布置磁體件78a和78b。

在所示實(shí)施例中，磁體78形成磁性結(jié)構(gòu)件，該磁性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生在磁體78的不同磁極之間經(jīng)由多個(gè)第一主磁通路徑40、多個(gè)第二主磁通路徑42和多個(gè)漏磁通路徑46流動(dòng)的磁通。在所示實(shí)施例中，如圖3所示，每個(gè)第一主磁通路徑40從一個(gè)磁體78的一個(gè)磁極(例如，磁體件78a的北極)延伸至相鄰一個(gè)磁體78的另一磁極(例如，磁體件78b的南極)，并經(jīng)由氣隙80穿過定子14的定子繞組34，而每個(gè)第二主磁通路徑42從相鄰一個(gè)磁體78的一個(gè)磁極(例如，磁體件78b的北極)延伸至一個(gè)磁體78的另一磁極(例如，磁體件78a的南極)，并穿過轉(zhuǎn)子芯體76。在所示實(shí)施例中，一對(duì)第一主磁通路徑40和第二主磁通路徑42形成經(jīng)由氣隙80穿過定子14的定子繞組34的主磁通路徑。另一方面，每個(gè)漏磁通路徑46在轉(zhuǎn)子芯體76中圍繞磁體件78a和78b中的相應(yīng)一個(gè)磁體件的靠近氣隙80的端部定位。在所示實(shí)施例中，每個(gè)漏磁通路徑46在相鄰一對(duì)磁體78的不同磁極之間(例如，在磁體件78a的北極與磁體件78b的南極之間)延伸穿過轉(zhuǎn)子芯體76的相應(yīng)一個(gè)泄漏部分82。

如上所述，轉(zhuǎn)子芯體76具有泄漏部分82、隔磁部84和側(cè)開口86。雖然圖3示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)磁體78或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的僅一個(gè)完整泄漏部分82和兩個(gè)局部泄漏部分82以及僅一個(gè)完整隔磁部84和兩個(gè)局部隔磁部84，但轉(zhuǎn)子芯體76總共具有與八個(gè)磁體78對(duì)應(yīng)的八個(gè)泄漏部分82和八個(gè)隔磁部84。類似的是，雖然圖3示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)70的兩個(gè)磁體78或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的僅兩對(duì)側(cè)開口86，但轉(zhuǎn)子芯體76總共具有與電動(dòng)機(jī)70的八個(gè)磁體78或八個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)應(yīng)的八對(duì)側(cè)開口86。然而，轉(zhuǎn)子芯體76可以包括被認(rèn)為適于使用電動(dòng)機(jī)70的環(huán)境的數(shù)量的泄漏部分82、隔磁部84和側(cè)開口86。在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯體76相對(duì)于d軸線和q軸線以鏡像對(duì)稱的方式構(gòu)成。

如圖3所示，泄漏部分82基本上分別在相鄰一對(duì)磁體78的不同磁極之間延伸，以在內(nèi)部分別限定漏磁通路徑46。換句話說，在所示實(shí)施例中，漏磁通路徑46分別延伸穿過泄漏部分82。如圖3所示，泄漏部分82隔著氣隙80與定子14的內(nèi)周30沿徑向面對(duì)。具體而言，每個(gè)泄漏部分82位于相應(yīng)一個(gè)隔磁部84的徑向外側(cè)邊界與轉(zhuǎn)子72的外周88之間。此外，泄漏部分82在相鄰一對(duì)磁體78之間沿周向延伸。因此，在所示實(shí)施例中，漏磁通路徑46分別在相鄰一對(duì)磁體78的不同磁極之間(例如，在磁體件78a和與磁體件78a相鄰的磁體件78b之間)延伸。如圖3所示，隔磁部84還在周向上布置在相鄰一對(duì)磁體78之間或相鄰一對(duì)側(cè)開口86之間。具體而言，隔磁部84布置在電動(dòng)機(jī)70的相鄰一對(duì)磁體78或相鄰一對(duì)電動(dòng)機(jī)磁極之間(例如，在磁體件78a和與磁體件78a相鄰的磁體件78b之間)。在所示實(shí)施例中，隔磁部84構(gòu)造為位于相鄰一對(duì)磁體78之間(例如，在磁體件78a和與磁體件78a相鄰的磁體件78b之間)的氣隙，使得根據(jù)漏磁通路徑46的磁路寬度和磁路長度計(jì)算出的磁阻小于在同一磁體78的不同磁極之間(例如，在磁體件78a的北極與同一磁體件78a的南極之間)延伸穿過隔磁部84的磁路的磁阻。在所示實(shí)施例中，隔磁部84構(gòu)造為氣隙。然而，隔磁部84還可以包括本領(lǐng)域中常規(guī)的任意合適類型的隔絕材料。側(cè)開口86在周向上與磁體件78a和78b的端部相鄰。

在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子72、定子14和磁體78(例如，磁性結(jié)構(gòu)件)進(jìn)一步構(gòu)造為滿足關(guān)于電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極的下述表達(dá)式(1)和(2)。

這里，Vs表示對(duì)電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的定子繞組34的磁通勢，而Vm表示對(duì)電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的磁體78的磁通勢。Rg表示對(duì)電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的氣隙80的磁阻，Rs表示對(duì)電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的定子14的沿著第一主磁通路徑40的磁阻，Rr表示對(duì)電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的轉(zhuǎn)子芯體76的沿著第二主磁通路徑42的磁阻，Rb表示轉(zhuǎn)子芯體76的沿著漏磁通路徑46的磁阻，而η表示對(duì)電動(dòng)機(jī)70的一個(gè)電動(dòng)機(jī)磁極而言的磁通的經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)的漏磁通與磁通的由磁體78產(chǎn)生的總磁通的比率。具體而言，η表示在定子14空載時(shí)(即，在定子繞組34的磁通勢為零時(shí))磁通的經(jīng)由漏磁通路徑46流動(dòng)的漏磁通與磁通的由磁體78產(chǎn)生的總磁通的比率。

在所示實(shí)施例中，表達(dá)式(1)表示在定子14的負(fù)載狀態(tài)(負(fù)載電流被施加至定子14)下第一主磁通路徑40、第二主磁通路徑42和漏磁通路徑46的磁阻、磁體78的磁通勢與定子14的磁通勢之間的關(guān)系。另一方面，表達(dá)式(2)表示在空載狀態(tài)(沒有負(fù)載電流被施加至定子14)下的上述關(guān)系。

在如上所述構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)70中，電動(dòng)機(jī)70基本上具有與根據(jù)第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，在所示實(shí)施例中，如圖3所示，電動(dòng)機(jī)70具有漏磁通路徑46，漏磁通路徑46在相鄰一對(duì)磁體78的不同磁極之間(例如，在磁體件78a的北極和與磁體件78a相鄰的磁體件78b的南極之間)延伸，并且電動(dòng)機(jī)70構(gòu)造為滿足由表達(dá)式(1)和(2)表達(dá)的條件。

如圖3所示，電動(dòng)機(jī)具有隔磁部84作為在同一磁體78(例如，磁體件78a或78b)的不同磁極之間的磁壘，使得在相鄰一對(duì)磁體78的不同磁極之間(例如，在磁體件78a與磁體件78b的不同磁極之間)延伸的漏磁通路徑46的磁阻小于在同一磁體78的不同磁極之間延伸的漏磁通路徑的磁阻。在該構(gòu)造中，由定子14產(chǎn)生的磁通的磁通路徑上不需要設(shè)置有大磁壘。因此，可以使凸極比更大，這可以增大磁阻轉(zhuǎn)矩，并在負(fù)載狀態(tài)下保持電動(dòng)機(jī)的高功率因數(shù)。因此，在該構(gòu)造中，可以抑制銅損的增大，并因此可以提高在高速且低轉(zhuǎn)矩操作下的電動(dòng)機(jī)效率。此外，因?yàn)樵跐M載下可以得到相同的最大磁鏈，所以可以在電動(dòng)機(jī)的尺寸無任何增大的情況下保持最大電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩特性。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)70中，漏磁通路徑46在相鄰一對(duì)磁體78的不同磁極之間延伸。

在該構(gòu)造中，可以通過在氣隙80附近僅設(shè)置小泄漏部分82來根據(jù)由定子14產(chǎn)生的磁通的變化改變磁鏈。因此，在該構(gòu)造中，可以在抑制電動(dòng)機(jī)的尺寸增大的同時(shí)提高電動(dòng)機(jī)效率。此外，在該構(gòu)造中，可以保持高q軸線電感，以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)操作。

在所示實(shí)施例中，在根據(jù)一個(gè)方面的電動(dòng)機(jī)70中，轉(zhuǎn)子芯體76具有在相鄰一對(duì)磁體78之間延伸的隔磁部84，使得根據(jù)漏磁通路徑46的磁路寬度和磁路長度計(jì)算出的磁阻小于在同一磁體78的不同磁極之間延伸的磁路的磁阻。

在該構(gòu)造中，由定子14產(chǎn)生的磁通的磁通路徑上不需要設(shè)置有大磁壘，并可以增大磁阻轉(zhuǎn)矩。因此，可以在抑制電動(dòng)機(jī)輸出下降的同時(shí)提高負(fù)載狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和電動(dòng)機(jī)效率。

此外，在電動(dòng)機(jī)70中，由于q軸線方向的較高電感，因此與自泄漏型結(jié)構(gòu)相比可以在保持相同轉(zhuǎn)矩的同時(shí)得到更高的功率因數(shù)。

術(shù)語的通用解釋

為了理解本發(fā)明的范圍，在本文中使用的術(shù)語“包括”及其派生詞意圖作為開放式術(shù)語，這些術(shù)語指出所描述的特征、元件、部件、組、整體和/或步驟的存在，但是不排除其他未描述特征、元件、部件、組、整體和/或步驟的存在。前述也適于具有類似含義的詞語，例如術(shù)語“包含”、“具有”及其派生詞。此外，當(dāng)以單數(shù)使用時(shí)，術(shù)語“零件”、“段”、“部分”、“部件”或“元件”可以具有單個(gè)或多個(gè)部件的雙重含義。本文所使用的例如“大致”、“約”和“大約”等程度術(shù)語表示修改術(shù)語具有適量偏差使得最終結(jié)果不會(huì)顯著變化。

雖然僅選擇所選實(shí)施例示出本發(fā)明，但對(duì)基于本公開內(nèi)容的領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下在本文中進(jìn)行各種修改和改變。例如，可以根據(jù)需要/根據(jù)期望來改變各個(gè)部件的尺寸、形狀、位置或取向。示出為彼此直接相連或接觸的部件可以在其之間布置有中間結(jié)構(gòu)。一個(gè)元件的功能可以由兩個(gè)元件執(zhí)行，并且反之亦然。一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在另一個(gè)實(shí)施例中采用。在特定的實(shí)施例中，不必同時(shí)具有所有優(yōu)點(diǎn)。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的每個(gè)特征獨(dú)自地或與其它特征組合，也應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是申請(qǐng)人對(duì)進(jìn)一步發(fā)明的單獨(dú)描述，包括由這種特征體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性和/或功能性概念。因此，僅出于說明的目的提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的以下描述，而不是為了限制所附權(quán)利要求書及其等同內(nèi)容限定的本發(fā)明。