具有減小的齒槽效應的內磁體機器的制作方法

專利名稱：具有減小的齒槽效應的內磁體機器的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及具有埋在轉子芯中的永磁體的機器，特別涉及用于內磁體機器的帶槽轉子，在電子控制下，該機器在固定或可變的頻率下以減小的齒槽效應(cogging)和提高的轉矩產生來運行。
背景技術：
內磁體(interior magnet)機器具有下面的特性。首先，與表面安裝磁體機器相比，許多內磁體及其具有較低的功率密度。當被埋藏時，磁體的表面積通常減小，需要更大的電動機或發電機來獲得同樣的輸出功率。較大尺寸的電動機或發電機可在最終應用中導致封裝或性能問題。其次，梯形氣隙通量分布通常由內磁體轉子產生。在繞組電流為正弦形的應用中， 梯形通量分布可導致顯著的轉矩紋波。轉矩紋波帶來最終應用中的噪音和振動。這可通過選擇正確的槽和極數或繞組來最小化，但這些方案并不總是實用的。第三，轉子通量分布中的突然轉換帶來齒槽轉矩(cogging torque)。典型地用于減小齒槽轉矩的技術——例如斜槽(skewing)——導致較低的功率密度。第四，與表面磁體機器相比，內磁體機器具有較高的平均電感。較高的電感在運行中降低了機器的功率因數，增大了為產生給定轉矩從驅動器需要的復功率(VA)。如果必須使用較大的功率裝置的話，增大驅動器伏安要求可增大驅動器成本。內永磁體機器的輸出轉矩與反電動勢以及繞組電流成比例，當二者同相時。固定母線電壓系統中的繞組電流受到反電動勢和機器電阻與電感的限制。當導致較高反電動勢或較低電感的轉子幾何設計允許匝數被調節為獲得最小電流吸取。電流的減小可允許使用較小功率裝置，減小系統成本。現有技術中用于具有大于或等于表面磁體機器的功率密度的內磁體機器的解決方案包括“V”磁體和輪輻(spoke)磁體設計。這些設計可能難以磁化并傾向于具有高的齒槽轉矩。現有技術中用于降低梯形轉子通量分布的影響的解決方案包括具有分布式繞組的機器。由于末端繞組，具有分布式繞組的定子傾向于大于單齒繞組，并可能不能安裝在某些應用需要的封裝中。也可使用每個槽的電角度不等于120或MO的單齒繞組。實際組合的數量受到機器尺寸的限制。現有技術中用于減小齒槽轉矩的解決方案包括對定子和轉子氣隙表面和斜槽進行定形，這些解決方案傾向于減小機器的功率密度。現有技術中用于減小內磁體機器的平均電感的解決方案包括向轉子極帽增加裂縫。這些裂縫在大多數情況下被放置為垂直于磁體表面。

發明內容
本發明的其他目的和特征將由下文明了和部分地指出。


圖1、2、3、6、9、10、14、15、16為本發明的實施例的截面圖，其包括四個內磁體，各
自具有每磁極兩個的成角度的槽；圖IA為一圖表，其示出了電動機或發電機的反電動勢，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有包含成角度的槽16的圖1所示的疊層；圖IB為一圖表，其示出了電動機或發電機的反電動勢，該電動機或發電機具有轉子，轉子具有不包含成角度的槽16的圖1所示的疊層；圖2々、34、64、9々、1(^、144、15六為圖表，其示出了電動機或發電機的反電動勢，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有各自有著成角度的槽的分別如圖2、3、6、9、10、14、15 所示的疊層；圖4、5、7、8、11、12、13為本發明的實施例的截面圖，其包含四個內磁體，各個磁體具有每磁極四個的成角度的槽；圖44、54、74、84、1認、12々、13六為圖表，其示出了電動機或發電機的反電動勢，該電動機或發電機包含轉子，該轉子具有各自有著成角度的槽的分別在圖4、5、7、8、11、12、13 中示出的疊層；圖9B為一圖表，其示出了電動機或發電機的齒槽轉矩，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有包含成角度的槽172的圖9所示的疊層；圖IlB為一圖表，其示出了電動機或發電機的齒槽轉矩，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有包含成角度的槽202的圖11所示的疊層；圖17、18為本發明的實施例的截面圖，其包含六個內磁體，每個磁體具有每磁極兩個的成角度的槽；圖19、20為本發明的實施例的截面圖，其包含兩個內磁體，每個磁體具有每磁極兩個的成角度的槽；圖19A為一圖表，其示出了電動機或發電機的通量分布，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有包含成角度的槽364的圖19所示的疊層；圖19B為一圖表，其示出了電動機或發電機的通量密度分布，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有包含成角度的槽364的圖9所示的疊層；圖21為本發明的實施例的截面圖，其包含十二個內磁體，磁體被布置為產生六個磁極，每個極具有兩個成角度的槽；圖22為現有技術的冠冕形(crown)轉子疊層的截面圖，其不具有根據本發明的任何成角度的槽，極表面的冠冕形導致不均勻的氣隙；圖22A為一圖表，其示出了非均勻氣隙電動機或發電機的反電動勢，該電動機或發電機包含轉子，該轉子具有根據現有技術沒有任何成角度的槽的如圖22所示的疊層；圖22B為一圖表，其示出了非均勻氣隙電動機或發電機的齒槽轉矩，該電動機或發電機具有轉子，該轉子具有根據現有技術沒有任何成角度的槽的如圖22所示的疊層；圖23為本發明一實施例的截面圖，其具有四個內磁體，每個磁體具有每磁極兩個的成角度槽并具有鄰接(contiguous)的非磁性的末端槽；圖23A示出了圖23的實施例，其包含外圍的和末端的槽的軸線；
圖24A示出了附錄1中的一種內永磁體轉子，圖24B示出了其轉子氣隙通量波形； 圖25A示出了附錄1中的另一種內永磁體轉子，圖25B示出了其轉子氣隙通量波形； 圖26、27分別示出了附錄2中的通量密度分布和通量分布的FFT。
貫穿附圖，對應的參考標號表示對應的部件。
具體實施例方式在一實施例中，本發明包含一種機器，其具有定子以及與定子磁耦合接合的轉子， 其中，轉子具有在磁極表面與轉子外直徑之間的成角度槽的幾何設計。在另一實施例中，本發明包含有著添加在磁極表面與轉子外直徑之間的槽的轉子幾何設計。槽在可增大轉子通量分布的基波分量的位置和角度被放置。槽還可減小齒槽轉矩。每個磁極添加最小兩個槽。 盡管這里的實施例示出了任意偶數個槽，本領域技術人員將會想到其他的配置。槽的添加將轉子通量分布從梯形改變為更為正弦的分布。更為正弦的分布的基波分量可大于梯形分布的基波分量，且該分布的諧波失真可減小。附錄1為本發明的數學構成。第一部分顯示出沒有槽的均勻(梯形)轉子通量分布。通量分布的FFT基波分量為 1. 433幅度單位。分布的總諧波失真為11. 805%。附錄1的接下來的部分示出了用于計算槽的位置的方法。所示出的方法將基波分量增大為1. 616并將THD減小為4. 263%。圖1-21示出了槽的可能的實現，其滿足上面的數學模型。附錄2和圖19A、19B示出了如有限元分析所預測的有以及沒有槽的圖19中的轉子的轉子通量分布。在增加槽的情況下，通量的基波分量增大5.6%。FEA模型還示出了通量分布的總諧波失真的顯著減小。注意，數學模型沒有考慮槽周圍的泄漏。數學模型和FEA模型的比較可使用圖17所示的轉子來進行。此轉子具有減小的泄漏路徑。FEA模型預測出基波通量中11. 5%的增大，而數學模型預測出12. 7%的增大。FEA模型示出了通量分布的形狀、通量分布基波分量量值、平均電感、反電動勢基波分量量值、齒槽轉矩量值、平均轉矩、轉矩紋波上的改進。槽的位置和角度此時還沒有被最優化。需要進一步的工作，以便對于轉矩產生以及齒槽轉矩減小來最優化這些參數。上面介紹的優點也適用于線路啟動(line start)永磁體機器。LSPM轉子的實例在圖19和20中示出。由于籠(cage)的存在，槽的角度和位置可能需要調節。本發明減小了齒槽轉矩，同時保持或增大了反電動勢和平均轉矩產生。這是非常不尋常的結果。用于減小齒槽轉矩的大多數方法也減小了反電動勢和平均轉矩。較高的反電動勢可以以兩種方式利用。首先，其可用于增大機器的功率密度，通過增大由固定的電動機或發電機尺寸提供的轉矩，或通過減小產生同樣的轉矩的電動機或發電機的尺寸。或者，匝數可被減少，以便保持同樣的反電動勢。機器的電感與匝數的平方成比例，故電感的實質性減少是可能的。與沒有槽的轉子相比，使用圖1所示具有槽的轉子的電動機或發電機產生多1.9%的轉矩。假設轉矩與匝數成比例，采用槽減少匝數1.9%以產生同樣的轉矩導致平均電感的3. 61%的減小。圖1-21示出了本發明的多個實施例。便利起見，本發明的轉子在截面上被示為具有槽的疊層。在使用中，疊層的堆疊將與永磁體配合，槽可敞開(即空氣填充)或用非磁性材料填充。便利起見，各個疊層被示為包含內永磁體。因此，圖1為根據本發明的轉子的一實施例的示例性圖示。轉子包含圓柱形周緣 18，其具有旋轉中心軸10。轉子的截面，如圖1所示，垂直于中心軸10取得并包含下列內容。多個埋藏(例如內置的)永磁體14被放置在轉子的槽中，各個磁體14具有縱向的尺寸，其大于橫向尺寸(例如截面為矩形)。多個非磁性槽16與磁體14中的一個相關聯，各個槽16具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，其中，槽的縱向尺寸的軸不垂直于其所關聯的內磁體的縱向尺寸的軸。各個槽16—般被放置在周緣18和槽相關聯的內磁體14之一之間。優選為，存在至少兩個槽16中的偶數個與各個磁體相關聯。各個磁體14的縱向方向的軸基本上平行于圓柱形外殼的周緣18的切線，在一個實施例中，槽16關于其關聯的內磁體14 的縱向尺寸的軸線處于不等于90度的角度。圖1為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層12的旋轉中心軸10取得的截面圖。各個內磁體14具有磁體14和疊層周緣18之間的兩個關聯的槽16，其中，槽的縱向軸線20關于其關聯的內磁體14的縱向軸線22處于小于90度的角度。在此實施例中， 各個內磁體14具有視情況可選的末端槽24。槽16和/或末端槽M可用空氣或其他的非磁性材料填充。在圖2-16中，示出了多種疊層實施例，各個具有四個同樣的象限(quadrant)，如關于圖1的象限A、B、C、D所示。簡化起見，僅介紹并用參考標號標出一個象限。圖2為類似于圖1沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層30的旋轉中心軸10取得的截面圖。在此實施例中，與圖1所示的軸線20的角度相比，槽34的縱向軸32 關于其關聯的內磁體38的縱向軸36處于較大的角度(但小于90度)。在此實施例中，槽 32在長度上短于圖1的槽16。圖3為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層50的旋轉軸10取得的截面圖。在此實施例中，與圖1所示的槽16的軸線20的角度相比，槽M的縱向軸52關于其關聯的內磁體58的縱向軸56處于較小的角度(但大于0度且小于90度)。在此實施例中， 槽M在長度上長于圖1的槽16。圖4為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層72的旋轉軸10取得的截面圖。各個內磁體74具有磁體74與疊層周緣78之間四個關聯的槽76和77，其中，槽的縱向軸80和81關于其關聯的內磁體74的縱向軸82處于小于90度的角度。在此實施例中，各個內磁體74具有視情況可選的帶槽末端84，其可用空氣或其他的非磁性材料充填。在此實施例中，與兩個內槽77相比，兩個外槽76構成與軸線82的較小的角度，兩個外槽76在長度上短于兩個內槽77。圖5為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層92的旋轉軸10取得的截面圖。各個內磁體94具有磁體94和疊層周緣98之間四個關聯的槽96和97，其中，槽的縱向軸100和101關于其關聯的內磁體94的縱向軸102處于小于90度的角度。在此實施例中，各個內磁體94具有視情況可選的帶槽末端104，其可用空氣或其他的非磁性材料填充。 在此實施例中，兩個外槽96與軸線102構成和兩個內槽97同樣的角度，兩個外槽96在長度上短于兩個內槽97。圖6為類似于圖1沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子疊層110的旋轉軸10 取得的截面圖。在此實施例中，與圖1所示的角度相比，槽114的縱向軸112關于其關聯的內磁體118的縱向軸116處于相同的角度。在此實施例中，槽114與圖1的槽16具有同樣的長度。在此實施例中，與圖1所示的槽16的軸線20的角度相比，槽115的縱向軸113關于其關聯的內磁體118的縱向軸116處于較小的角度。在此實施例中，槽115在長度上長于圖1的槽16。圖7為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層132的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖5相同，除了槽134具有關于其相關聯的內磁體140的縱向軸138垂直的縱向軸136以外。圖8為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層152的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖5相同，除了槽IM具有這樣的縱向軸156以外與圖5的槽97的軸線101的角度相比，縱向軸156關于其相關聯的內磁體160的縱向軸158處于較小的角度。圖9為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層170的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖1相同，除了與圖1的槽16相比，槽172為淚珠形、具有寬于另一端的一端以外。另外，槽172具有縱向軸174，與圖1的槽16的軸線20的角度相比，縱向軸174 關于其相關聯的內磁體178的縱向軸176處于較小的角度。圖10為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層180的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖1相同，除了末端槽182在寬度上窄于圖1的末端槽對以外。圖11為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層200的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖4相同，除了與圖4的槽76相比，槽202為一端寬于另一端的淚珠形以夕卜。另外，槽202具有縱向的軸線204，與圖4的槽76的軸線80的角度相比，其關于其相關聯的內磁體208的縱向軸線206處于較小的角度。圖12為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層220的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖11相同，除了與圖11的槽202相比，槽222具有較窄的寬度以外。另外，槽222具有縱向軸線224，相比于圖11的槽202的軸線204的角度，縱向軸2M關于其相關聯的內磁體228的縱向軸線2 具有更大的角度。圖13為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層240的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖12相同，除了相比于圖12的槽222的軸線224的角度，槽242具有關于其相關聯的內磁體M8的縱向軸246處于較小角度的縱向軸M4以外。圖14為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層沈0的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖1相同，除了相比于圖1的槽16——其二者具有同樣的形狀和位置，兩個槽262之一——即槽——較長且為淚珠形以外。另外，相比于圖1的槽16，淚珠形槽具有沿著軸線^HB的較長的長度。另外，相比于圖1的槽16的軸線20的角度，槽 262B關于其相關聯的內磁體沈8的縱向軸266處于較小的角度。圖15為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層觀0的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖1相同，除了相比于圖1的槽16——二者具有同樣的形狀和位置，兩個槽282為淚珠形且槽較長以外。另外，相比于圖1的槽16，淚珠形槽觀28具有沿著軸線的較長的長度。另外，相比于圖1的槽16的軸線20的角度，淚珠形槽282均關于其相關聯的內磁體觀8的縱向軸286處于較小的角度。圖16為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層四0的旋轉軸10取得的截面圖。此實施例與圖1相同，除了相比于圖1，兩個槽292連接到對于關聯的內磁體四6的槽四4以外，在圖1中，槽16不連接到對于磁體14的槽。另外，相比于圖1的槽16的軸線 20的角度，兩個槽四2關于其相關聯的內磁體四6的縱向軸298處于較小的角度。圖17為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層300的旋轉軸10取得的截面圖。圖17類似于圖1，除了具有六個內磁體302而不是圖1的四個內磁體14以外。另外，圖17具有S形槽304而不是圖1的槽16，圖1的槽一般為有著圓角的矩形形狀。圖18為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層340的旋轉軸10取得的截面圖。在圖18中，示出了在周緣周圍均勻間隔開的六個內磁體342。各個磁體在各個末端具有梯形的末端槽。各個內磁體342具有磁體342和疊層340的周緣348之間的兩個關聯的槽346，其中，槽346的縱向軸350關于其相關聯的內磁體342的縱向軸352處于小于90 度的角度。在此實施例中，各個內磁體342被示為具有視情況可選的末端槽344。槽346和 /或末端槽344可用空氣或其他的非磁性材料填充。另外，如圖18所示，槽346不連接到末端槽344中的一個。另外，在此實施例中，末端槽344中的至少部分具有與疊層340的半徑 356對準的軸線354。圖19為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層360的旋轉軸10取得的截面圖。在圖19中，示出了在周緣內均勻地間隔開的兩個平行的內磁體362。各個內磁體362 具有在磁體362和在疊層360的周緣368周圍定位的啟動籠槽(start cage slot) 366之間的兩個關聯的槽364。槽364的縱向軸370關于其相關聯的內磁體362的縱向軸372處于小于90度的角度。槽364和/或啟動籠槽366可用空氣或其他的非磁性材料填充。另外，如圖19所示，槽364被連接到啟動籠槽366中的一個并與之一體化。圖20為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層380的旋轉軸10取得的截面圖。圖20與圖19相同，除了槽382不連接到任何啟動籠槽384以外。相反，在圖20中， 槽382獨立于籠槽384，并被定位在籠槽384和磁體386之間。圖21為沿著垂直于根據本發明一實施例的轉子的疊層400的旋轉中心軸10取得的截面圖。在上面的圖1-20中，內磁體被放置為平行于轉子疊層的周緣的切線。相反，在圖21的疊層400中，各個內磁體402R、402L為V形對的一部分，各自關于周緣切線處于一角度。另外，各個磁體402R、402L具有磁體402R、402L和疊層周緣406之間的至少一個關聯的槽404R、404L。在此實施例中，槽404R、404L的縱向軸線408R、408L關于其相關聯的內磁體402的縱向軸線410R、410L處于小于90度的角度。在圖21的實施例中，各個槽404R、404L的縱向軸線408R、408L不與疊層400的半徑412對準，但是，可以想到，軸線408R、408L和半徑412可對準。類似地，在圖1_20中，槽不與半徑對準，因為內磁體被放置為與轉子疊層的周緣的切線平行，且槽是成對的，一對中的各個槽朝向該對的另一槽。因此，槽構成與內磁體的小于90度的角度。可以想到，槽可以為遠離彼此朝向的，在這種情況下，槽可與轉子的半徑對準，但槽可仍處于與內磁體的小于90度的角度。圖22為沒有任何槽的根據現有技術的冠冕形(crown)轉子的圖示。各個內磁體 420具有末端槽422，如圖所示。圖1-18的末端槽具有與末端槽422輕微不同的形狀。特別地，圖1-18的末端槽被定位為到周緣的與末端槽422同樣的距離，以保持同樣的通量泄漏。定子430以虛線示出，定子處于與冠冕狀轉子的磁耦合布置。圖23和23A為本發明一實施例的截面圖，其包含四個內磁體，每個具有每個磁極兩個的成角度的槽，并具有鄰接的非磁性末端槽。所示的轉子500包含多個疊層，每個具有圓柱形周緣502，周緣具有旋轉中心軸504。圖23和23A示出了垂直于旋轉中心軸504取得的截面的透視圖。轉子500包含具有矩形截面的多個內磁體506，該截面具有沿著圓柱形周緣502的弦的縱向軸，其不與旋轉軸504相交。還可想到，但沒有示出，磁體506可具有梯形截面，梯形截面可由多個非磁性末端槽508適應。各個內永磁體具有兩個極510A、 510B,并具有大于橫向尺寸514的縱向尺寸512。為了減小齒槽效應、增大基波反電動勢并減小反電動勢諧波分量，轉子500包含組合的幾個特征。多個非磁性周緣槽516、518、520與522，與內磁體506的各個極510關聯的至少一個非磁性周緣槽，被定位在圓柱形周緣502和其相關聯的內磁體506之間。在一個實施例中，槽516、518、520、522在長度上變化，并具有基本上相同的寬度和/或至少兩個非磁性周緣槽與內永磁體的各個極相關聯。各個非磁性周緣槽516、518、520、522不與其相關聯的內永磁體506鄰接，各個非磁性周緣槽具有縱向尺寸516L，其大于橫向尺寸516T。槽516、518、520、522被定向為，各個非磁性周緣槽的縱向尺寸516L的軸線不垂直于其鄰近的、關聯的內永磁體506的縱向尺寸 512的軸線。所述多個非磁性末端槽508各自鄰接并與各個內永磁體506的各個極的各個末端一體化，各個非磁性末端槽508的至少部分沿著基本上為中心的弦5M對準，該弦不與旋轉中心軸504相交(即，弦5M不是轉子的半徑或直徑)。在一實施例中，末端槽508具有弦片段508C，其具有沿著圓柱形周緣502的弦對準的中心軸；半徑片段508R，其具有一般平行于轉子500的弦的中心軸。弦片段508C的中心軸構成與半徑片段508R的中心軸的鈍角。弦片段508C具有梯形截面，且其中心軸——平行于其平行側面——與矩形磁體506 的縱向軸5 對準。因此，在一實施例中，各個非磁性末端槽508的至少部分(例如弦片段 508C)具有中心軸，其與其相關聯的埋藏式內永磁體506的縱向軸5 對準。非磁性末端槽508的徑向片段508R具有大于橫向尺寸的縱向尺寸。徑向片段508R 和其相對應的徑向片段508R’各自具有梯形截面。片段508R、508R’沿著基本上為中心的弦5 對準，該弦平行于它們的平行的側面。如圖23A所示，鄰近的徑向片段508R、508R’ 具有沿其縱向尺寸的平行的基本上為中心的弦524，和/或相對的末端片段508R、508R’具有沿其縱向尺寸的對準的中心軸。在一實施例中，磁體506的縱向尺寸512小于容納磁體 506的非磁性弦槽的長度528，以便形成磁體506的各個末端上的梯形非磁性弦片段508C。 還可想到，磁體506的縱向尺寸512可與弦槽的長度5 相等，使得末端槽可僅僅包含徑向片段508R，末端槽可不包含弦片段508C。在一實施例中，周緣槽516、518、520、522和末端槽508被放置為距離周緣502相
等的距離D。如圖23A所示，轉子500被配置為，截面為在垂直于內永磁體的弦530、532周圍對稱，并與旋轉中心軸504相交。在一個實施例中，非磁性周緣槽的縱向尺寸的弦516P、518P、 520P、522P不與旋轉504的中心弦5 相交。在一個實施例中，轉子500包含多個疊層，每個具有在旋轉504的中心弦5M周圍的圓柱形周緣502，至少如圖23、23A所示。在一個實施例中，本發明包含機器，該機器包含定子以及與定子磁耦合接合的轉子 500。
表1示出了關于圖1、2、3、4、5、22的實施例的反電動勢和齒槽效應的有限元建模結果，該實施例具有所示的槽尺寸。槽1指的是二槽配置中的槽以及四槽配置中的外槽。槽 2指的是四槽配置中的內槽。表2示出了關于圖6、7、8、9、10、11的實施例的反電動勢和齒槽效應的有限元建模結果，該實施例具有所示的槽尺寸。槽1指的是二槽配置中的槽以及四槽配置中的外槽。槽 2指的是四槽配置中的內槽。表3示出了關于圖12、13、14、15的實施例的反電動勢和齒槽效應的有限元建模結果，該實施例具有所示的槽尺寸。槽1指的是二槽配置中的槽以及四槽配置中的外槽。槽 2指的是四槽配置中的內槽。表4示出了關于圖1、9、11、22(冠冕式)的實施例的反電動勢和齒槽效應的有限
元建模結果，該實施例具有所示的槽尺寸。
權利要求
1.一種轉子，包含圓柱形周緣，其具有旋轉中心軸； 垂直于旋轉中心軸取得的截面，轉子的所述截面包含 多個內永磁體，各個內永磁體具有兩個極并具有大于橫向尺寸的縱向尺寸； 多個非磁性周緣槽，至少一個非磁性周緣槽與內永磁體的各個極相關聯，各個非磁性周緣槽被定位在圓柱形周緣以及其相關聯的內永磁體之間，各個非磁性周緣槽不鄰接其所關聯的內永磁體，其中，各個非磁性周緣槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，且其中，各個非磁性周緣槽的縱向尺寸的軸線不垂直于其所關聯的內永磁體的縱向尺寸的軸線；以及多個非磁性末端槽，各個非磁性末端鄰接各個內永磁體的各個極的各個末端并與之一體化，其中，各個非磁性末端槽的至少部分具有不與轉子半徑對準的中心軸。
2.根據權利要求1的轉子，其中，與各個內永磁體極相關聯的非磁性周緣槽具有不同的長度和實質上同樣的寬度。
3.根據權利要求1的轉子，其中，至少兩個非磁性周緣槽與內永磁體的各個極相關聯。
4.根據權利要求1的轉子，其中，末端槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，且其中，鄰近的末端槽具有沿著其縱向尺寸的平行的中心軸。
5.根據權利要求4的轉子，其中，相對的末端槽具有沿著其縱向尺寸的對準的中心軸。
6.根據權利要求1的轉子，其中，內永磁體具有垂直于旋轉中心軸取得的矩形截面。
7.根據權利要求1的轉子，其中，周緣槽和末端槽被定位為距周緣實質上同樣的距離。
8.根據權利要求1的轉子，其中，截面在垂直于內永磁體并與旋轉中心軸相交的線周圍對稱。
9.根據權利要求1的轉子，其中，非磁性周緣槽的縱向尺寸的軸線不與旋轉中心軸相交。
10.一種轉子，包含多個疊層，每個疊層具有有著旋轉中心軸的圓柱形周緣； 垂直于旋轉中心軸取得的截面，各個疊層的所述截面包含 多個內永磁體槽，各個內永磁體槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸； 多個非磁性周緣槽，至少一個非磁性周緣槽與各個內永磁體槽相關聯，各個非磁性周緣槽被定位在圓柱形周緣與其所關聯的內永磁體槽之間，各個非磁性周緣槽不與其所關聯的內永磁體槽鄰接，其中，各個非磁性周緣槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，且其中，各個非磁性周緣槽的縱向尺寸的軸不與其所關聯的內永磁體槽的縱向尺寸的軸垂直；以及多個非磁性末端槽，各個非磁性末端槽鄰接各個內永磁體槽的各個末端并與之一體化，其中，每個非磁性末端槽的至少部分具有不與轉子半徑對準的中心軸。
11.權利要求10的轉子，其中，與各個內永磁體極相關聯的非磁性周緣槽具有不同的長度并具有實質上相同的寬度。
12.權利要求10的轉子，其中，至少兩個非磁性周緣槽與內永磁體的各個極相關聯。
13.權利要求10的轉子，其中，末端槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，且其中，鄰近的末端槽具有沿著其縱向尺寸的平行的中心軸，且其中，相對的末端槽具有沿著其縱向尺寸的對準的中心軸。
14.根據權利要求10的轉子，其中，下列中的至少一個內永磁體具有垂直于旋轉中心軸取得的矩形截面； 周緣槽和末端槽被定位為距周緣實質上同樣的距離； 截面在垂直于內永磁體并與旋轉中心軸相交的線周圍對稱；以及非磁性周緣槽的縱向尺寸的軸線不與旋轉中心軸相交。
15.一種機器，包含 定子；以及轉子，與定子磁耦合接合，所述轉子包含具有旋轉中心軸的圓柱形周緣； 垂直于旋轉中心軸取得的截面，轉子的所述截面包含 多個埋藏的內永磁體，各個磁體具有兩個極并具有大于橫向尺寸的縱向尺寸； 多個非磁性周緣槽，至少一個非磁性周緣槽與內永磁體的各個極相關聯，各個非磁性周緣槽被定位在圓柱形周緣與其所關聯的內永磁體之間，各個非磁性周緣槽不與其所關聯的內永磁體鄰接，其中，各個非磁性周緣槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，且其中，各個非磁性周緣槽的縱向尺寸的軸不與其所關聯的內永磁體的縱向尺寸的軸垂直；以及多個非磁性末端槽，各個非磁性末端槽鄰接各個內永磁體的各個極的各個末端并與之一體化，其中，每個非磁性末端槽的至少部分具有不與轉子半徑對準的中心軸。
16.權利要求15的轉子，其中，與各個內永磁體極相關聯的非磁性周緣槽具有不同的長度并具有實質上相同的寬度。
17.權利要求15的轉子，其中，至少兩個非磁性周緣槽與內永磁體的各個極相關聯。
18.權利要求15的轉子，其中，末端槽具有大于橫向尺寸的縱向尺寸，且其中，鄰近的末端槽具有沿著其縱向尺寸的平行的中心軸，且其中，相對的末端槽具有沿著其縱向尺寸的對準的中心軸。
19.根據權利要求15的轉子，其中，下列中的至少一個 內永磁體具有垂直于旋轉中心軸取得的矩形截面；周緣槽和末端槽被定位為距周緣實質上相同的距離； 截面在垂直于內永磁體并與旋轉中心軸相交的線周圍對稱；以及非磁性周緣槽的縱向尺寸的軸線不與旋轉中心軸相交。
20.根據權利要求15的轉子，其中，各個非磁性末端槽的至少部分具有與其相關聯的埋藏式內永磁體的縱向軸對準的中心軸。
全文摘要
本發明涉及具有減小的齒槽效應的內磁體機器。一種內永磁體機器，在磁體和圓柱形周緣之間具有非鄰接的非磁性徑向槽，磁體具有非磁性徑向末端槽。
文檔編號H02K1/27GK102195378SQ20111005245
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月4日 優先權日2010年3月5日
發明者K·I·霍曼, T·A·瓦爾斯 申請人:艾默生電氣公司