本公開(kāi)涉及一種永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
：電機(jī)通常利用轉(zhuǎn)子和定子來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電流流經(jīng)定子的繞組以產(chǎn)生磁場(chǎng)。由定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)可與固定到轉(zhuǎn)子的永磁體共同作用以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：一種電機(jī)可包括：轉(zhuǎn)子，限定在其外邊緣附近周向地分布的多個(gè)空腔并且具有限定多個(gè)狹槽的外表面，所述多個(gè)狹槽中的每個(gè)延伸到所述多個(gè)空腔中的一個(gè)中，以減小所述空腔與所述外表面之間的疊片材料中的應(yīng)力集中。所述狹槽可具有形成穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子的外邊緣的大約0.4mm的間隙的尺寸。質(zhì)量減小切口大致呈三角形，并且，應(yīng)力減小狹槽從三角形的質(zhì)量減小切口的外基部延伸。所述狹槽可被定向成與所述轉(zhuǎn)子的中央軸線正交地延伸。所述狹槽可被定向成相對(duì)于轉(zhuǎn)子的中央旋轉(zhuǎn)軸線偏斜。根據(jù)本發(fā)明，提供一種轉(zhuǎn)子，包括：疊片，包含各個(gè)對(duì)永磁體對(duì)，所述永磁體周向地分布在所述疊片的外邊緣附近，所述疊片限定周向地分布在疊片的所述外邊緣附近的多個(gè)空腔，使得所述多個(gè)空腔中的每個(gè)均被設(shè)置在所述永磁體對(duì)中的一對(duì)之間，并且所述疊片包括多個(gè)狹槽，所述多個(gè)狹槽中的每個(gè)均從所述外邊緣延伸到所述多個(gè)空腔的一個(gè)中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述永磁體對(duì)中的每對(duì)均以v形圖案布置，其中，三角形的質(zhì)量減小切口延伸通過(guò)嵌設(shè)于所述v形圖案內(nèi)的疊片，所述v形圖案由所述永磁體產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)疊片均在一對(duì)永磁體之間限定質(zhì)量減小切口，并且所述多個(gè)狹槽中的一個(gè)從所述質(zhì)量減小切口延伸通過(guò)所述疊片的外表面。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)狹槽中的一個(gè)具有形成穿過(guò)疊片中的一個(gè)的外表面的大約0.4mm的間隙的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)狹槽中的一個(gè)被定向成與所述轉(zhuǎn)子的中央軸線正交地延伸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)狹槽中的一個(gè)被定向成相對(duì)于轉(zhuǎn)子的中央軸線偏斜。根據(jù)本發(fā)明，提供一種轉(zhuǎn)子，包括：具有繞組的定子，被配置成響應(yīng)于通過(guò)所述繞組的電流而產(chǎn)生電磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子，被定子圍繞，并具有固定在所述轉(zhuǎn)子的外邊緣附近的多對(duì)永磁體以便于通過(guò)所述電磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子，并且在所述多對(duì)永磁體中的每對(duì)之間限定徑向地延伸通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的外邊緣的應(yīng)力減小狹槽。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多對(duì)永磁體中的每對(duì)均以v形圖案定向，并且，三角形的質(zhì)量減小切口嵌設(shè)于所述v形圖案中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述應(yīng)力減小狹槽中的每個(gè)均從所述三角形的質(zhì)量減小切口中的一個(gè)的基部延伸通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的外邊緣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述應(yīng)力減小狹槽中的每個(gè)具有形成穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子的一部分的外邊緣的大約0.4mm的間隙的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述應(yīng)力減小狹槽中的每個(gè)均與所述轉(zhuǎn)子的中央旋轉(zhuǎn)軸線正交地延伸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述應(yīng)力減小狹槽中的每個(gè)均相對(duì)于轉(zhuǎn)子的中央旋轉(zhuǎn)軸線偏斜地定向。附圖說(shuō)明圖1是電機(jī)的轉(zhuǎn)子的疊片堆的立體圖。圖2是疊片的俯視圖。圖3是基準(zhǔn)疊片的馮·米塞斯應(yīng)力分布的等值線圖。圖4是沿著圖2的視向4節(jié)選的疊片的俯視圖。圖5是具有應(yīng)力減小狹槽的疊片的馮·米塞斯應(yīng)力分布的等值線圖。具體實(shí)施方式在此描述了本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例，其它實(shí)施例可采用各種和可替代形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為具有限制性，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可以與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征組合以產(chǎn)生未被明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞?。電機(jī)的轉(zhuǎn)子可具有連續(xù)的邊緣以保持轉(zhuǎn)子和定子之間的恒定的氣隙。氣隙磁導(dǎo)(airgappermeance)可對(duì)電機(jī)的輸出特性有直接的影響。通常避免轉(zhuǎn)子的外邊緣的不規(guī)則性以限制對(duì)機(jī)械動(dòng)力學(xué)的任何不利影響。特別地，在使用期間轉(zhuǎn)子的外邊緣上的狹槽可減小給予轉(zhuǎn)子的不期望的應(yīng)力。通常，轉(zhuǎn)子疊片可具有圍繞轉(zhuǎn)子的邊緣布置以容納永磁體的容納部(pocket)或腔部。永磁體可被定位為與由定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用。這些容納部或腔部可包括使磁體之間的不期望的磁通泄漏最小化的磁通成形區(qū)域(flux-shapingarea)。這些具有磁通成形區(qū)域的腔部可造成不期望的應(yīng)力出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子在腔部附近的外邊界中。出乎意料地，位于質(zhì)量減小切口(massreductioncutout)附近的狹槽可減小腔部附近的不期望的應(yīng)力。這意味著，相對(duì)于腔部錯(cuò)位的狹槽可對(duì)位于外邊界的其他區(qū)域中的應(yīng)力具有影響。永磁體腔部的位置可迫使質(zhì)量減小切口具有特定的位置。類似地，v形的永磁體腔部可類似地容許三角形的質(zhì)量減小切口。轉(zhuǎn)子外邊緣上的每個(gè)狹槽可位于質(zhì)量減小切口附近。所述狹槽可以是直角的或傾斜的，并且所述狹槽可設(shè)置在每個(gè)質(zhì)量減小切口的中央或者設(shè)置在邊緣上的其他位置以提供類似地出乎意料的結(jié)果。電機(jī)可包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子限定周向地分布在其外邊緣附近的多個(gè)空腔并具有限定多個(gè)狹槽的外表面，每個(gè)狹槽均延伸到空腔中的一個(gè)中以減小空腔和外表面之間的疊片材料中的應(yīng)力集中。轉(zhuǎn)子的每個(gè)疊片均可在一對(duì)永磁體之間限定質(zhì)量減小切口。狹槽中的一個(gè)從質(zhì)量減小切口延伸通過(guò)疊片中的一個(gè)的外表面。每對(duì)永磁體以v形圖案布置。三角形的質(zhì)量減小切口可延伸通過(guò)嵌設(shè)于由永磁體產(chǎn)生的v形圖案內(nèi)的每個(gè)疊片。質(zhì)量減小切口可以是其他形狀(例如，卵形、矩形)的。狹槽中的一個(gè)可具有形成穿過(guò)疊片中的一個(gè)的外表面的大約0.4mm的間隙的尺寸。每個(gè)狹槽可改變尺寸以改變應(yīng)力分布和氣隙磁導(dǎo)。所述狹槽可被定向?yàn)閺较虻叵蛲饣蛘呖沙梢欢ń嵌榷ㄏ??？勺钚』M槽寬以限制對(duì)氣隙磁導(dǎo)的影響，并且較大的狹槽寬可對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生具有不利的影響。轉(zhuǎn)子疊片可包括各個(gè)永磁體的對(duì)，所述永磁體周向地分布在疊片的外邊緣附近以在受到外磁場(chǎng)作用時(shí)引起轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。疊片可限定周向地分布在外邊緣附近的多個(gè)空腔。每個(gè)空腔均可被設(shè)置在一對(duì)永磁體之間，并包括多個(gè)狹槽，每個(gè)狹槽均從外邊緣延伸到空腔的一個(gè)中。參照?qǐng)D1，示出了電機(jī)的轉(zhuǎn)子10。轉(zhuǎn)子10可包括疊片12的堆。每個(gè)疊片包括多個(gè)容納部，每個(gè)容納部被構(gòu)造成保持永磁體。電機(jī)包括圍繞轉(zhuǎn)子10的定子。定子還包括許多繞組以響應(yīng)于電流而產(chǎn)生電磁場(chǎng)。當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，電磁場(chǎng)排斥永磁體以引起轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。參照?qǐng)D2，示出了疊片12的俯視圖。疊片12包括多對(duì)永磁體，所述永磁體形成圍繞轉(zhuǎn)子的邊緣間隔開(kāi)的磁極16。中央開(kāi)口或孔18被設(shè)置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑、內(nèi)表面或內(nèi)邊緣上以接合輸出軸。許多橋(bridge)連接永磁體容納部28周圍的材料。中央橋30在容納部28之間徑向地延伸。頂側(cè)橋32在容納部28外部周向地延伸。每個(gè)中央橋與一對(duì)外部頂側(cè)橋的組合在離心載荷的作用下保持疊片的除橋以外的部分和磁體。在機(jī)械方面，在電機(jī)運(yùn)行期間橋使轉(zhuǎn)子可靠地承受由正在被電磁驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子引起的離心載荷。然而，橋也會(huì)造成磁通漏泄，該磁通漏泄降低電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和效率。因此，在電磁學(xué)方面可期望薄的橋來(lái)實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)矩輸出和高的馬達(dá)效率。強(qiáng)度和性能之間的平衡造成了機(jī)械設(shè)計(jì)與電磁設(shè)計(jì)之間根本取舍。此外，保持永磁體對(duì)16的容納部28的v形定向限定嵌設(shè)于v形部分的中央的固體質(zhì)量塊。質(zhì)量減小空腔或孔34設(shè)置在固體質(zhì)量塊的中央部分中。質(zhì)量減小切口鄰近轉(zhuǎn)子的外表面并且在永磁體之間的外部頂側(cè)橋32處產(chǎn)生薄材料部分。越大的空腔34能減小越多的需要通過(guò)橋來(lái)保持的轉(zhuǎn)子疊片的質(zhì)量。圖3是在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間在載荷作用下的轉(zhuǎn)子疊片12的一部分的馮·米塞斯應(yīng)力(vonmisesstress)的等值線圖。圖3的應(yīng)力分布對(duì)應(yīng)于不具有額外的應(yīng)力減小應(yīng)對(duì)措施的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)子疊片。應(yīng)力集中產(chǎn)生在疊片12的多個(gè)位置。具體而言，許多薄材料橋經(jīng)受歸因于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的高應(yīng)力以及來(lái)自永磁體的電磁力。經(jīng)常在外部頂側(cè)橋32的附近發(fā)現(xiàn)疊片中的最高的應(yīng)力水平。在所提供的示例中，受到的最大應(yīng)力出現(xiàn)在外部頂側(cè)橋32的位置36。如可在圖3的應(yīng)力等值線圖中見(jiàn)到的，質(zhì)量減小切口34外部的薄材料部分38中的應(yīng)力明顯地小于設(shè)置在永磁體的每側(cè)上的外部橋32中的應(yīng)力。雖然圍繞永磁體的每個(gè)保持部分的邊緣設(shè)置平滑的形狀在某些程度上可助于應(yīng)力管理，但是額外的應(yīng)力管理技術(shù)可允許進(jìn)一步的優(yōu)化。如上面所討論的，位于每個(gè)疊片12的外周附近的質(zhì)量減小切口34在每對(duì)永磁體之間限定薄材料橋。根據(jù)本公開(kāi)的一方面，應(yīng)力減小狹槽切穿位于質(zhì)量減小切口的外部分處的疊片。參照?qǐng)D4的視向4，應(yīng)力減小狹槽40延伸通過(guò)薄材料部分38。在所提供的示例中，質(zhì)量減小切口34通常呈三角形并且延伸通過(guò)嵌設(shè)于v形圖案內(nèi)的疊片，所述v形圖案由永磁體對(duì)16產(chǎn)生。應(yīng)力減小狹槽40從三角形的質(zhì)量減小切口34的外基部開(kāi)始延伸。應(yīng)力減小狹槽40被定向成從位于轉(zhuǎn)子的中央的旋轉(zhuǎn)軸線20沿著線42所指示的方向徑向向外地延伸。在可選的實(shí)施例中，應(yīng)力減小狹槽40可以以相對(duì)于位于轉(zhuǎn)子的中央的旋轉(zhuǎn)軸線20傾斜的角度來(lái)定向。切穿外保持邊界的應(yīng)力減小狹槽40降低外部頂側(cè)橋32中的應(yīng)力，外部頂側(cè)橋32是轉(zhuǎn)子10的疊片12的特別高的應(yīng)力區(qū)域。在至少一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)應(yīng)力減小狹槽40具有形成穿過(guò)轉(zhuǎn)子的外保持邊界的大約0.4mm的間隙44的尺寸。應(yīng)力減小狹槽的尺寸影響轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在獲得相同的結(jié)果的條件下，這可能需要狹槽的寬度盡可能地減小。圖5公開(kāi)了轉(zhuǎn)子的應(yīng)力分布。不同于先前的不具有應(yīng)力減小狹槽的版本，應(yīng)力由于應(yīng)力減小狹槽40而減小。如所實(shí)施的，外部頂側(cè)橋32不再是遭受疊片的最大應(yīng)力的位置。另外，總的最高應(yīng)力值減小，并且，最大應(yīng)力的位置轉(zhuǎn)移到中央孔18附近的位置44。應(yīng)清楚的是，由應(yīng)力減小狹槽40引起的應(yīng)力重新分布造成中央橋30處的應(yīng)力增加。中央橋30處的應(yīng)力增加可被視為為了減小疊片的總的最大應(yīng)力而做出的適當(dāng)取舍。下面在表1中示出了對(duì)于寬度為0.4mm的狹縫在最高馬達(dá)載荷下中央橋和外部頂側(cè)橋中的應(yīng)力水平以及電磁輸出變量的相關(guān)的數(shù)值結(jié)果。屬性從不具有狹槽的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)變化轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變化(峰值到峰值)-32.8％平均轉(zhuǎn)矩變化-0.3％馮·米塞斯應(yīng)力變化(外部頂側(cè)橋)-13.9％馮·米塞斯應(yīng)力變化(中央橋)+5.0％表1上面的表1還示出：應(yīng)力減小狹槽40的增加還影響電機(jī)在最大載荷下的峰值到峰值的轉(zhuǎn)矩。在一些實(shí)施例中，應(yīng)力減小狹槽還被用于改善轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)性狀。說(shuō)明書(shū)中所使用的詞語(yǔ)為描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下做出各種改變。如前所述，可將各種實(shí)施例的特征組合以形成本發(fā)明的可能未被明確描述或示出的進(jìn)一步的實(shí)施例。盡管針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)期望特性，各種實(shí)施例可能已經(jīng)被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或者優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，根據(jù)特定的應(yīng)用和實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括但不限于：成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、市場(chǎng)性、外觀、包裝、尺寸、可維護(hù)性、重量、可制造性、易組裝性等。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式合意的實(shí)施例并不在本公開(kāi)的范圍之外，并可被期望用于特定的應(yīng)用。當(dāng)前第1頁(yè)12