內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，且更具體地，涉及可通過將至少兩個永磁體插入轉(zhuǎn)子中形成雙層結(jié)構(gòu)并將極弧角設(shè)定成彼此不同而減少轉(zhuǎn)矩脈動的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)置式永磁(IPM)電機(jī)主要用于例如電動車輛和混合動力電動車輛的綠色車輛，因?yàn)镮PM電機(jī)可提供高效率、高轉(zhuǎn)矩和高輸出密度。IPM電機(jī)被分類為集中繞組型IPM電機(jī)或分布繞組型IPM電機(jī)。
[0003]每當(dāng)IPM電機(jī)和通用電機(jī)旋轉(zhuǎn)電氣角的一個周期時，其轉(zhuǎn)矩根據(jù)預(yù)定頻率周期性地變化。預(yù)定頻率可基于電機(jī)的相數(shù)、極數(shù)和槽數(shù)的組合來確定。轉(zhuǎn)矩變化差與轉(zhuǎn)矩平均值的比率被稱作轉(zhuǎn)矩脈動，并且通常被確定為百分比。例如，由3相電驅(qū)動并且極數(shù)/槽數(shù)比為1/6的IPM電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動可發(fā)生在對應(yīng)于極數(shù)(N)的3、6、9…倍的頻率分量下。被制成具有3相、8級和48槽的IPM電機(jī)的頻率分量中對應(yīng)于極數(shù)(N)的3倍和6倍的頻率分量，例如第24階和第48階頻率分量通常導(dǎo)致可聽見的聲音。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的IPM當(dāng)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)超過中高速(例如，4000rpm)時，引起與對應(yīng)于IPM電機(jī)的極數(shù)(N) 6倍的頻率相關(guān)聯(lián)的噪聲，并且已知噪聲使駕駛者神經(jīng)緊張。由于噪聲和/或轉(zhuǎn)矩脈動噪聲可加重綠色車輛、例如使用電機(jī)的電動車輛和混合動力車輛的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)，因此噪聲和/或轉(zhuǎn)矩脈動是設(shè)計(jì)電機(jī)時所考慮的性能因素。
[0005]然而，用于減少轉(zhuǎn)矩脈動的設(shè)計(jì)可使影響可控性和鐵損的總諧波失真(THD)惡化，并增加最大驅(qū)動電流。
[0006]在本【背景技術(shù)】部分中公開的以上信息僅用于增強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此其可包含不構(gòu)成本國內(nèi)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開提供一種內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其可減少轉(zhuǎn)矩脈動同時保持內(nèi)置式永磁電機(jī)的性能。換言之，本公開提供一種內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其可通過將至少兩個永磁體插入轉(zhuǎn)子中形成雙層結(jié)構(gòu)并將極弧角設(shè)定成彼此不同而減少轉(zhuǎn)矩脈動。
[0008]本公開的示例性實(shí)施例提供一種內(nèi)置式永磁(IPM)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其包括:轉(zhuǎn)子芯，配置成形成轉(zhuǎn)子的主體；上永磁體組，配置成插入轉(zhuǎn)子芯中形成磁極；下永磁體組，配置成插入轉(zhuǎn)子芯中并位于上永磁體組的下方，與上永磁體組形成雙層結(jié)構(gòu)。上永磁體組和下永磁體組中的每一者可包括兩個V型永磁體。由上永磁體組的兩個永磁體形成的極弧角可不同于由下永磁體組的永磁體形成的極弧角。
[0009]轉(zhuǎn)子還可包括:位于轉(zhuǎn)子芯的、供上永磁體組的兩個永磁體插入的上腔；可位于轉(zhuǎn)子芯的、供下永磁體組的兩個永磁體插入的下腔。上腔可以是上永磁體組的兩個永磁體一起插入其中的結(jié)構(gòu)，并且下腔可以是下永磁體組的兩個永磁體單獨(dú)插入其中的結(jié)構(gòu)。
[0010]由上永磁體組形成的極弧角可包括第一上極弧角和第二上極弧角，第一上極弧角可在V型空間的中心與插入上腔中的永磁體之間形成，并且第二上極弧角可由未被永磁體占據(jù)的上腔空間形成。由下永磁體組形成的極弧角可包括第一下極弧角和第二下極弧角，第一下極弧角可在V型空間的中心與插入下腔中的永磁體的外端之間形成，并且第二下極弧角可由未被永磁體占據(jù)的下腔空間形成。第一上極弧角和第二上極弧角與第一下極弧角和第二下極弧角可彼此不同。
[0011 ] 第一上極弧角可小于第一下極弧角。
[0012]第二上極弧角可大于第二下極弧角。
[0013]第一上極弧角和第二上極弧角可分別為約14°和2°，并且第一下極弧角和第二下極弧角可分別為約19.6°和1.85°。
[0014]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，能夠顯著減少轉(zhuǎn)矩脈動，例如對應(yīng)于第【極數(shù)(N) X6】階頻率的轉(zhuǎn)矩脈動分量，同時保持內(nèi)置式永磁電機(jī)的性能。
[0015]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，能夠通過將至少兩個永磁體插入轉(zhuǎn)子中形成雙層結(jié)構(gòu)并將極弧角設(shè)定成彼此不同而減少轉(zhuǎn)矩脈動。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0017]圖2是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的局部放大示意圖。
[0018]圖3和圖4是用于示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的改進(jìn)的表格。
[0019]圖5不出現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)置式永磁電機(jī)和根據(jù)本公開的不例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的改進(jìn)性能的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]將在下文參照示出本公開的示例性實(shí)施例的附圖，對本公開進(jìn)行更全面的描述。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到的，所述實(shí)施例可以多種不同方式進(jìn)行修改，而均不脫離本公開的精神或范圍。
[0021]除非明確相反地說明，詞語“包括”和例如“包含”或“含有”的變型將被理解為意指包括所述的元件，但不排除任何其它元件。在整個說明書中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。在附圖中，為了清晰起見，構(gòu)成元件的尺寸被夸大。
[0022]圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意圖。圖2是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的局部放大示意圖。
[0023]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的內(nèi)置式永磁(IPM)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是可以減少轉(zhuǎn)矩脈動同時保持內(nèi)置式永磁電機(jī)的性能的轉(zhuǎn)子。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的轉(zhuǎn)子100可包括:轉(zhuǎn)子芯102，配置成形成轉(zhuǎn)子100的主體；上永磁體組110G，配置成插入轉(zhuǎn)子芯102中形成磁極；以及下永磁體組120G，配置成插入轉(zhuǎn)子芯102中并位于上永磁體組IlOG的下方，以便與上永磁體組IlOG具有雙層結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子芯102可應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)，因此這里將省略其詳細(xì)說明。
[0024]如圖1、2中所示，上永磁體組IlOG和下永磁體組120G中的每一者包括兩個V型永磁體110和120。在圖1、2中，附圖標(biāo)記200表示IPM電機(jī)的定子。永磁體110和120可以是通常應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的IPM電機(jī)的永磁體。
[0025]隨后將要說明的由兩個永磁體110形成的極弧角UP_ Θ I和UP_ Θ 2以及由兩個永磁體120形成的極弧角DN_ Θ I和DN_ Θ 2是彼此不同的。