專利名稱：永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及永磁電機(jī)，并且更具體地涉及供永磁電機(jī)使用的定子。
技術(shù)背景
交流(AC)電動(dòng)機(jī)用于各種用途。為了給AC電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通常經(jīng)由直流(DC) 總線電壓源例如電池向AC電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電流。電流流過(guò)AC電動(dòng)機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子中的繞組來(lái) 產(chǎn)生磁場(chǎng)。電流在AC電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并且由此產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。為了 降低AC電動(dòng)機(jī)中由電流輸入期間可能存在于AC電動(dòng)機(jī)中的諧波所引起的不需要的轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)，使用電壓源型逆變器把來(lái)自DC總線電壓源的電流變換成正弦形狀的電動(dòng)機(jī)相電流。在一些情況中，AC電動(dòng)機(jī)可以是永磁(PM)電機(jī)。通常，當(dāng)PM電機(jī)的速度升高時(shí)， 供給PM電機(jī)的電流量增大。然而，如果PM電機(jī)在預(yù)定速度之上運(yùn)轉(zhuǎn)，那么PM電機(jī)內(nèi)的相 電壓會(huì)超過(guò)來(lái)自DC總線電壓的所供應(yīng)的總線電壓，這會(huì)形成電機(jī)磁通(亦稱為反電動(dòng)勢(shì) (EMF))。通常，反EMF會(huì)不合期望地降低PM電機(jī)的運(yùn)行效率。為了保持對(duì)PM電機(jī)的控制，可使用場(chǎng)弱化來(lái)降低反EMF。在這方面，通常在PM電 機(jī)上應(yīng)用去磁電流來(lái)降低PM電機(jī)的磁體磁通或總磁通。雖然這種場(chǎng)弱化技術(shù)足夠地起作 用，但還可改善。具體而言，PM電機(jī)中可包含附加部件以便提供去磁電流，這會(huì)不合期望地 增大PM電機(jī)的重量和尺寸。而且，向PM電機(jī)提供去磁電流會(huì)把能量源引向不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的 電流。另外，PM電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)受到可被供應(yīng)以抵消反EMF的去磁電流的量的限制。因此，期望有一種PM電機(jī)，其可用最少的附加部件來(lái)降低反EMF。此外，還期望改 善的PM電機(jī)能夠以高于傳統(tǒng)PM電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，本發(fā)明的其它期望 特性和特征將通過(guò)隨后的詳細(xì)描述和隨附的權(quán)利要求并結(jié)合附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域以及背 景技術(shù)變得更明顯。

發(fā)明內(nèi)容
提供了永磁電機(jī)。根據(jù)一種實(shí)施例，僅僅舉例來(lái)說(shuō)，一種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定 子，所述定子包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分。每個(gè)定子磁極部分包 括沿著所述定子軸向延伸的鐵芯部分、布置成相鄰于所述鐵芯部分的內(nèi)端件和相對(duì)于所述 內(nèi)端件在徑向外側(cè)布置成相鄰于所述鐵芯部分的外端件，所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第 一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料，所述外端件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期 間不飽和而在暴露在第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大 于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)另一實(shí)施例，僅僅舉例來(lái)說(shuō)，一種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子包括 沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分。每個(gè)定子磁極部分包括沿著所述定子 軸向延伸且具有第一端的鐵芯部分、布置成相鄰于所述鐵芯部分的內(nèi)端件，所述內(nèi)端件包 括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料。第一外端件從所述鐵芯部分的第 一端延伸并且相對(duì)于所述內(nèi)端件位于徑向外側(cè)，所述第一外端件和所述鐵芯包括適于在暴露在所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露在第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其 中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)又一實(shí)施例，僅僅舉例來(lái)說(shuō)，一種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子包括 沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分。每個(gè)定子磁極部分包括沿著所述定子軸 向延伸的鐵芯部分、布置成相鄰于所述鐵芯部分的內(nèi)端件、和布置成相鄰于所述鐵芯部分 且相對(duì)于所述內(nèi)端件位于徑向外側(cè)的外端件。所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度 期間飽和的第一磁性材料。所述外端件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而 在暴露在第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一 磁場(chǎng)強(qiáng)度。所述鐵芯部分包括適于在暴 露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第三 磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第三磁性材料，其中，所述第三磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度且小 于所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。本發(fā)明還涉及以下方案方案1. 一種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子；和定子，其包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分，每個(gè)定子磁極部 分包括鐵芯部分，其沿著所述定子軸向延伸；內(nèi)端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分，所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng) 強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料；以及外端件，其相對(duì)于所述內(nèi)端件在徑向外側(cè)布置成相鄰于所述鐵芯部分，所述外端 件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的 第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。方案2.如方案1所述的永磁電機(jī)，其中，所述鐵芯部分包括所述第二磁性材料。方案3.如方案2所述的永磁電機(jī)，其中，所述鐵芯部分和所述外端件形成整體部 件。方案4.如方案1所述的永磁電機(jī)，其中，所述鐵芯部分包括適于在暴露于所述第 一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第三磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第三磁性材料，其中，所述第 三磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度且小于所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。方案5.如方案1所述的永磁電機(jī)，還包括布置在所述內(nèi)端件與所述外端件之間 的繞組。方案6.如方案1所述的永磁電機(jī)，其中所述內(nèi)端件包括開口并且所述鐵芯部分的一部分延伸穿過(guò)所述內(nèi)端件的所述開□。方案7.如方案1所述的永磁電機(jī)，其中所述外端件包括開口并且所述鐵芯部分的一部分延伸穿過(guò)所述外端件的所述開□。方案8.如方案1所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一鐵磁材料和在所述第一鐵磁材料上的第一絕緣材料； 并且
所述第二磁性材料包括第二鐵磁材料和在所述第二鐵磁材料上的第二絕緣材料。方案9.如方案8所述的永磁電機(jī)，其中，所述第一絕緣材料包括聚合物材料。方案10.如方案1所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一絕緣材料和分散在所述第一絕緣材料內(nèi)的第一鐵磁材料；并且所述第二磁性材料包括第二聚合物材料和分散在所述第二絕緣材料內(nèi)的第二鐵 磁材料。方案11. 一種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子；和定子，其包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分，每個(gè)定子磁極部 分包括鐵芯部分，其沿著所述定子軸向延伸且具有第一端；內(nèi)端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分，所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng) 強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料；以及第一外端件，其從所述鐵芯部分的第一端延伸并且相對(duì)于所述內(nèi)端件位于徑向外 側(cè)，所述第一外端件和所述鐵芯包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露 于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。方案12.如方案11所述的永磁電機(jī)，還包括布置在所述內(nèi)端件與所述第一外端 件之間的繞組。方案13.如方案11所述的永磁電機(jī)，其中所述內(nèi)端件包括開口并且所述鐵芯部分的一部分延伸穿過(guò)所述內(nèi)端件的所述開□。方案14.如方案11所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一鐵磁材料和在所述第一鐵磁材料上的第一絕緣材料； 并且所述第二磁性材料包括第二鐵磁材料和在所述第二鐵磁材料上的第二絕緣材料。方案15.如方案11所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一絕緣材料和分散在所述第一絕緣材料內(nèi)的第一鐵磁 材料；并且所述第二磁性材料包括第二絕緣材料和分散在所述第二絕緣材料內(nèi)的第二鐵磁 材料。方案16. —種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子；禾口定子，其包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分，每個(gè)定子磁極部 分包括鐵芯部分，其沿著所述轉(zhuǎn)子軸向延伸并且具有第一端；內(nèi)端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分；以及外端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分且相對(duì)于所述內(nèi)端件位于徑向外側(cè)，
其中所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料，所述外端件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第二磁 場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且
所述鐵芯部分包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第三 磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第三磁性材料，其中，所述第三磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度且小 于所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。方案17.如方案16所述的永磁電機(jī)，還包括沿著所述鐵芯部分的一段長(zhǎng)度且在所述內(nèi)端件與所述外端件之間延伸的繞組。方案18.如方案16所述的永磁電機(jī)，其中所述內(nèi)端件包括開口并且所述鐵芯部分的一部分延伸穿過(guò)所述內(nèi)端件的所述開□。方案19.如方案16所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一鐵磁材料和在所述第一鐵磁材料上的第一絕緣材 料；所述第二磁性材料包括第二鐵磁材料和在所述第二鐵磁材料上的第二絕緣材料； 并且所述第三磁性材料包括第三鐵磁材料和在所述第三鐵磁材料上的第三絕緣材料。方案20.如方案16所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一絕緣材料和分散在所述第一絕緣材料內(nèi)的第一鐵磁 材料；所述第二磁性材料包括第二絕緣材料和分散在所述第二絕緣材料內(nèi)的第二鐵磁 材料；并且所述第三磁性材料包括第三絕緣材料和分散在所述第三絕緣材料內(nèi)的第三鐵磁 材料。


下面參照附圖描述本發(fā)明，其中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的元件，并且圖1是根據(jù)一種實(shí)施例的定子的截面端視圖，所述定子可以被實(shí)施到簡(jiǎn)化的永磁 電動(dòng)機(jī)中；圖2是根據(jù)一種實(shí)施例的圖1所示定子磁極部分的沿著線2-2截取的截面?zhèn)纫?圖；圖3是根據(jù)一種實(shí)施例的圖1所示定子的定子磁極部分的特寫截面端視圖；以及圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的定子磁極部分的截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式下列詳細(xì)說(shuō)明本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不意圖限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和 用途。而且，無(wú)意受到前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或下列詳細(xì)說(shuō)明中存在的明示或 暗示理論的限制。
圖1是根據(jù)一種實(shí)施例的簡(jiǎn)化永磁電動(dòng)機(jī)100的截面端視圖。永磁電動(dòng)機(jī)100可 以是直流(DC)電動(dòng)機(jī)、交流(AC)電動(dòng)機(jī)或可采用永磁體的另一類型的電動(dòng)機(jī)。永磁電動(dòng) 機(jī)100包括殼體102、轉(zhuǎn)子104和定子106。轉(zhuǎn)子104布置在殼體102內(nèi)并且安裝到可旋轉(zhuǎn) 軸110上。定子106圍繞轉(zhuǎn)子104并且布置在轉(zhuǎn)子104與殼體102之間。在一種實(shí)施例中， 定子106的內(nèi)表面112與轉(zhuǎn)子104的外表面116間隔開以提供氣隙。根據(jù)一種實(shí)施例，該 氣隙可具有約2. 4mm至約3. Imm這一范圍內(nèi)的寬度。在其它實(shí)施例中，該氣隙的寬度可以 大于或小于上述范圍。 根據(jù)一種實(shí)施例，永磁電動(dòng)機(jī)100可構(gòu)造成接近最大運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，同時(shí)，相比于傳統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)，降低可能存在于定子106中的磁通的總幅度。在這方面，定子106可包括多個(gè)定子 磁極部分122。在一種實(shí)施例中，每個(gè)定子磁極部分122可以均是弓形的，并且可沿周向布 置在轉(zhuǎn)子104的周圍以形成環(huán)。根據(jù)一種實(shí)施例，永磁電機(jī)100中包含有十二個(gè)定子磁極 部分122 ；然而，在其它實(shí)施例中，可以可替代地包含有更少或更多的部分。在一種實(shí)施例中，定子磁極部分122構(gòu)造成沿定子106軸向延伸，從而平行于定子 106的縱軸線延伸。根據(jù)一種實(shí)施例，定子磁極部分122可沿著定子106的基本上整個(gè)長(zhǎng) 度(例如士 1.0cm)延伸。例如，定子磁極部分122可具有在約160mm士0.8mm的范圍內(nèi)的 長(zhǎng)度。在其它實(shí)施例中，定子磁極部分122可以比轉(zhuǎn)子104的長(zhǎng)度更長(zhǎng)或更短，并且可具有 大于或小于上述范圍的長(zhǎng)度。圖2是根據(jù)一種實(shí)施例的圖1所示定子磁極部分的沿著線2-2截取的截面?zhèn)纫?圖。在一種實(shí)施例中，每個(gè)定子磁極部分122可包括鐵芯部分130、內(nèi)端件132、外端件 134以及一個(gè)或多個(gè)繞組140。鐵芯部分130具有第一端142和第二端144，并且具有在 約108mm士0.8mm的范圍內(nèi)的軸向長(zhǎng)度(在第一端142與第二端144之間測(cè)得)和在約 45. 65mm士0. 3mm的范圍內(nèi)的厚度(在鐵芯部分130的內(nèi)軸向延伸壁148與外軸向延伸壁 164之間測(cè)得)。在其它實(shí)施例中，鐵芯部分130可以比上述范圍更長(zhǎng)、更短、更厚或更薄。在一種實(shí)施例中，內(nèi)端件132構(gòu)造成圍繞鐵芯部分130的至少一部分，使得在組裝 好電動(dòng)機(jī)100 (圖1)時(shí)鐵芯部分130可布置成相鄰于轉(zhuǎn)子104 (圖1)。在這方面，根據(jù)一種 實(shí)施例，內(nèi)端件132包括供鐵芯部分130的一部分延伸穿過(guò)的開口 136。在一種實(shí)施例中， 開口 136可具有的尺寸比至少鐵芯部分130的內(nèi)軸向延伸壁148的尺寸更大，或者，以其他 方式適于容納鐵芯部分130的內(nèi)軸向延伸壁148。根據(jù)一種實(shí)施例，開口 136在內(nèi)端件132 的第一軸向延伸壁146與內(nèi)端件132的第二軸向延伸壁150之間延伸。在一種實(shí)施例中，第 一軸向延伸壁146相對(duì)于內(nèi)端件132的第二軸向延伸壁150位于徑向內(nèi)側(cè)。在另一實(shí)施例 中，第一軸向延伸壁146與鐵芯部分130的內(nèi)軸向延伸壁148基本上齊平。在又一實(shí)施例 中，第一軸向延伸壁146不與鐵芯部分130的內(nèi)軸向延伸壁148基本上齊平，例如，鐵芯部 分130的內(nèi)軸向延伸壁148可以相對(duì)于第一軸向延伸壁146布置在徑向內(nèi)側(cè)或徑向外側(cè)。圖3是根據(jù)一種實(shí)施例的圖1所示定子106的定子磁極部分122的特寫端視圖。 兩個(gè)側(cè)壁152、154在內(nèi)端件132的第一軸向延伸壁146和第二軸向延伸壁150之間延伸。 側(cè)壁152、154在圖3中示為彎曲的，但在其它實(shí)施例中可以可替代地為平的。在一種實(shí)施 例中，第一軸向延伸壁146和第二軸向延伸壁150是彎曲的；然而，在其它實(shí)施例中，它們可 以是平的。參照?qǐng)D2和3，在一種例子中，內(nèi)端件132可具有在約9. Omm士0. 5mm的范圍內(nèi)的厚度(從第一軸向延伸壁146測(cè)到第二軸向延伸壁150)、在約160mm士0. 8mm的范圍內(nèi)的軸向長(zhǎng)度(從內(nèi)端件132的第一端156 (圖2)測(cè)到內(nèi)端件132的第二端158 (圖2))和在約 52. 2mm至約52. 4mm的范圍內(nèi)的寬度(在第一側(cè)壁152和第二側(cè)壁154之間測(cè)得)。在其 它實(shí)施例中，內(nèi)端件132的尺寸可以大于或小于上述范圍。繼續(xù)參照?qǐng)D2，外端件134相對(duì)于內(nèi)端件132位于徑向外側(cè)。在一種實(shí)施例中，夕卜 端件134可以與鐵芯部分130分別形成。在這方面，根據(jù)一種實(shí)施例，外端件134可構(gòu)造成 在組裝好電動(dòng)機(jī)100 (圖1)時(shí)圍繞鐵芯部分130的至少一部分。例如，外端件134可包括 允許鐵芯部分130的一部分延伸穿過(guò)的開口 138。在一種實(shí)施例中，開口 138可具有比至少 鐵芯部分130的外軸向延伸壁164的尺寸更大的尺寸，或者，以其他方式適于容納鐵芯部分 130的外軸向延伸壁164。根據(jù)一種實(shí)施例，開口 136在外端件134的第一軸向延伸壁160 和第二軸向延伸壁166之間延伸。外端件134的第一軸向延伸壁160可形成定子磁極部分 122的外表面的一部分并且相對(duì)于外端件134的第二軸向延伸壁166位于徑向外側(cè)。在一 種實(shí)施例中，外端件134的第一軸向延伸壁160與鐵芯部分130的外軸向延伸壁164基本 上齊平。在另一實(shí)施例中，第一軸向延伸壁160不與鐵芯部分130的外軸向延伸壁164基 本上齊平，例如，外軸向延伸壁164可以相對(duì)于第一軸向延伸壁160布置在徑向內(nèi)側(cè)或徑向 外側(cè)。返回參照?qǐng)D3，兩個(gè)側(cè)壁168、170在第一軸向延伸壁160和第二軸向延伸壁166之 間延伸。側(cè)壁168、170構(gòu)造成接觸相鄰鐵芯部分的相鄰端件的側(cè)壁，如圖1所示，并且可以 是基本上為平的。在其它實(shí)施例中，側(cè)壁168、170的部分，例如與軸向延伸壁160、166形成 角的區(qū)域可以可替代地為彎曲的。在一種實(shí)施例中，第一軸向延伸壁160和第二軸向延伸 壁166是彎曲的；然而，在其它實(shí)施例中，它們可以是平的。根據(jù)一種實(shí)施例，第一軸向延伸 壁160具有凹槽172 ；然而，在其它實(shí)施例中，可以省去凹槽。參照?qǐng)D2和3，根據(jù)一種實(shí)施例，外端件134可具有在約16. Omm士0. 5mm的范圍內(nèi) 的厚度(從第一軸向延伸壁160測(cè)到第二軸向延伸壁166)、在約160mm士0. 8mm的范圍內(nèi)的 軸向長(zhǎng)度(從外端件134的第一端174測(cè)到外端件134的第二端176)和在約69. 6mm至約 69. 7mm的范圍內(nèi)的寬度(在第一側(cè)壁168和第二側(cè)壁170之間測(cè)得)。在其它實(shí)施例中， 外端件134的尺寸可以大于或小于上述范圍。如以上簡(jiǎn)潔描述的，內(nèi)端件132和外端件134可以彼此間隔開一段距離。這樣，當(dāng) 所述一個(gè)或多個(gè)繞組140的一部分繞在鐵芯部分130周圍時(shí)可駐留在端件132、134之間。 根據(jù)一種實(shí)施例，內(nèi)端件132和外端件134的第二軸向延伸壁150、166之間的距離可處在 約22. Omm士0. 5mm的范圍內(nèi)。在其它實(shí)施例中，端件132、134之間的距離可以大于或小于 上述范圍。根據(jù)一種實(shí)施例，內(nèi)端件132可在一個(gè)或多個(gè)尺寸上大于外端件134。在另一種實(shí) 施例中，外端件134可在一個(gè)或多個(gè)尺寸上小于內(nèi)端件132。在又一些實(shí)施例中，端件132、 134可以具有相似的尺寸和形狀。在另一實(shí)施例中，內(nèi)端件132的開口 136在尺寸上可以基 本上與外端件134的開口 138相同。在其它實(shí)施例中，內(nèi)端件132的開口 136在尺寸上可 以大于或小于外端件134的開口 138。雖然外端件134在圖3中示為與鐵芯部分130分別形成，但在其它實(shí)施例中可以 不是這種情況。圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的定子磁極部分422的側(cè)視剖視圖。這里，定子磁極部分422包括鐵芯部分430，鐵芯部分430包括從鐵芯部分430的第一端442和第二端 444延伸以形成單個(gè)整體部件的外端件434、438。這樣，鐵芯部分430和從其延伸的外端件 434、438可以由單個(gè)材料形成?？商娲?，外端件434、438和鐵芯部分430可以包括被壓在 一起或以其他方式結(jié)合在一起而形成單個(gè)整體部件的不同材料。內(nèi)端件432具有開口 436 并因此相對(duì)于外端件434、438在徑向內(nèi)側(cè)圍繞且布置成相鄰于鐵芯部分430的第一端442 和第二端444，并且可構(gòu)造成基本上與上述的內(nèi)端件132相同。返回參照?qǐng)D1，根據(jù)一種實(shí)施例，為了降低可能存在于定子106中的磁通的總幅 度，至少內(nèi) 端件132和外端件134包括不同的磁性材料，每一種磁性材料在暴露于不同的磁 場(chǎng)強(qiáng)度期間都允許磁通穿過(guò)定子106。特別地，在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，內(nèi)端件132和外 端件134適于允許磁通穿過(guò)定子。內(nèi)端件132構(gòu)造成當(dāng)暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)磁通飽和， 而外端件134在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)保持不飽和以允許磁通穿過(guò)外端件134。根據(jù)一種實(shí)施例，內(nèi)端件132包括第一磁性材料，而外端件134包括第二磁性材 料。在一種實(shí)施例中，第一磁性材料是適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的磁性材料， 而第二磁性材料適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽 和，其中，第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。例如，在指定磁場(chǎng)中，第二磁性材料可比第一磁 性材料多承載約10%至約30%的磁通。在一種實(shí)施例中，包括第一磁性材料的內(nèi)端件132 可具有在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)時(shí)達(dá)到的磁通飽和點(diǎn)，而包括第二磁性材料的外端件 134具有在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)時(shí)達(dá)到的磁通飽和點(diǎn)，并且在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度 的磁場(chǎng)時(shí)第二磁性材料保持不飽和。盡管上面給出了第一和第二磁場(chǎng)強(qiáng)度的范圍，但是這 些磁場(chǎng)強(qiáng)度可以大于或小于上述范圍。另外，盡管在一種實(shí)施例，磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍優(yōu)選為不重 疊，但在其它實(shí)施例中它們可以重疊。在一種實(shí)施例中，這些磁性材料可以包括軟磁復(fù)合材料。本文所用的術(shù)語(yǔ)"軟磁 復(fù)合材料"可被限定為能夠模制成部件的、絕緣的有覆層的鐵粉金屬材料。在一些情況 中，可使用高壓壓制工藝把軟磁復(fù)合材料制成部件。根據(jù)一種實(shí)施例，軟磁復(fù)合材料可以 包括鐵磁材料和聚合物覆層。合適的鐵磁材料的例子包括但不局限于Somaloy 500和 Somaloy 700 (這兩種都可通過(guò)瑞典Hoganas的Hoganas AB獲得)等等。在又一實(shí)施例 中，軟磁復(fù)合材料可以包括絕緣材料，絕緣材料布置在鐵磁材料上，或者充當(dāng)布置有鐵磁材 料的基體。在一種實(shí)施例中，該絕緣材料可以是無(wú)機(jī)的或有機(jī)的，并且可以包括但不局限于 Fe2O3、磷酸鋅、磷酸鐵、磷酸錳、硫酸鹽覆層或另一種熱塑性覆層或熱固性覆層。在一種實(shí)施例中，為了提供具有不同磁通飽和點(diǎn)的材料，第一磁性材料和第二磁 性材料可以包括具有不同元素成分的不同磁性材料。例如，第一磁性材料可以包括鐵磁材 料和第一種絕緣材料，而第二磁性材料可以包括鐵磁材料和第二種絕緣材料?？商娲兀?一磁性材料可以包括第一種鐵磁材料和第一絕緣材料，而第二磁性材料可以包括第二種鐵 磁材料和第一絕緣材料或第二絕緣材料。在另一實(shí)施例中，第一和第二磁性材料可以包括 基本上相同的元素成分；然而，所述成分的組成物可以以不同的重量百分比存在。例如，第 一磁性材料可以包括，按體積計(jì)算，約6. 0%至約6. 5%的絕緣材料，而第二磁性材料可以 包括，按體積計(jì)算，約4.0%至約5.0%的絕緣材料。在其它實(shí)施例中，百分比范圍可以比上 述范圍更多或更少。在一個(gè)例子中，第一磁性材料可以包括Somaloy 500，而第二磁性材 料可以包括Somaloy 700。在又一實(shí)施例中，第一磁性材料和第二磁性材料可以每個(gè)都包括覆有絕緣材料的鐵磁材料，并且絕緣材料的厚度對(duì)于第一和第二磁性材料可以不同。根據(jù)一種實(shí)施例，鐵芯部分130可以包括第一磁性材料或第二磁性材料。在另一 實(shí)施例中，鐵芯部分130可以包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度和第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和 并且在暴露于第三磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第三磁性材料，其中，第三磁場(chǎng)強(qiáng)度大于第一磁場(chǎng) 強(qiáng)度并且小于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。在這種情況下，第三磁性材料可以包括與上述第一和第二磁 性材料類似的材料；然而，第三磁性材料可以配制和/或構(gòu)造成具有合適的、期望的磁通飽 和點(diǎn)。在任何情況下，在工作期間，來(lái)自電源(未示出)的電流被供應(yīng)給繞組140，從而 使定子106產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有磁通可沿其行進(jìn)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定路徑。在一種實(shí)施例 中，第一組預(yù)定路徑可貫穿定子磁極部分122的內(nèi)端件132而存在，第二組預(yù)定路徑可貫穿 定子磁極部分122的外端件134而存在。當(dāng)向PM電機(jī)100供應(yīng)第一幅度的電流以使轉(zhuǎn)子 104以第一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁通可以沿著第一和第二組預(yù)定路徑行進(jìn)。因此，磁通可行進(jìn)穿過(guò) 鐵芯部分130以及定子磁極部分122的內(nèi)端件132和外端件134。當(dāng)向PM電機(jī)100供應(yīng) 第二幅度的電流以使轉(zhuǎn)子104以高于第一轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一組預(yù)定路徑會(huì)變得 擁擠，并且內(nèi)端件132會(huì)達(dá)到磁通飽和點(diǎn)；然而，貫穿外端件134和鐵芯部分130的第二組 預(yù)定路徑會(huì)保持不飽和以允許磁通流過(guò)。當(dāng)向PM電機(jī)100供應(yīng)第三幅度的電流以使轉(zhuǎn)子 104以高于第一和第二速度的第三轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二組預(yù)定路徑會(huì)變得擁擠，并且外 端件 134和鐵芯部分130會(huì)達(dá)到磁通飽和點(diǎn)。在這種情況下，可向PM電機(jī)供應(yīng)去磁電流來(lái)抵消 可能產(chǎn)生的反EMF?？商娲?，可以關(guān)掉PM電機(jī)或調(diào)節(jié)電流來(lái)使轉(zhuǎn)子104以降低的速度旋 轉(zhuǎn)。在鐵芯部分130中包含第三組預(yù)定路徑的另一實(shí)施例中，當(dāng)向PM電機(jī)100供應(yīng)第二幅 度的電流以使轉(zhuǎn)子104以高于第一速度的第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一組預(yù)定路徑會(huì)變得擁擠， 并且內(nèi)端件132會(huì)達(dá)到磁通飽和點(diǎn)；然而，貫穿外端件134和鐵芯部分130的第二和第三組 預(yù)定路徑會(huì)保持不飽和以允許磁通流過(guò)。當(dāng)向PM電機(jī)100供應(yīng)第三幅度的電流以使轉(zhuǎn)子 104以高于第一和第二速度的第三轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一和第三組預(yù)定路徑會(huì)變得擁擠，并且內(nèi) 端件134和鐵芯部分130會(huì)達(dá)到磁通飽和點(diǎn)。然而，第二組預(yù)定路徑會(huì)保持不飽和以允許 磁通穿過(guò)外端件136。當(dāng)向PM電機(jī)100供應(yīng)第四幅度的電流以使轉(zhuǎn)子104以高于第一、第 二和第三速度的第四轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二組預(yù)定路徑會(huì)變得擁擠，并且定子磁極部分122會(huì) 達(dá)到磁通飽和點(diǎn)。在這種情況下，可向PM電機(jī)供應(yīng)去磁電流來(lái)抵消可能產(chǎn)生的反EMF?？?替代地，可以關(guān)掉PM電機(jī)或調(diào)節(jié)電流來(lái)使轉(zhuǎn)子104以降低的速度旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在已經(jīng)描述了一種PM電機(jī)，其用最少的附加部件來(lái)降低反EMF。通過(guò)由若干種 材料制成定子，PM電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠有可高于傳統(tǒng)PM電機(jī)的轉(zhuǎn)子可運(yùn)轉(zhuǎn)速度的轉(zhuǎn)速。此外， 改善的PM電機(jī)制造起來(lái)會(huì)相對(duì)更簡(jiǎn)單且更便宜。盡管在前面的詳細(xì)說(shuō)明中已經(jīng)介紹了至少一種示例性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，還 存在許許多多的變型。還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本文描述的示例性實(shí)施例都只是例子，并不意圖以任 何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。相反地，前面的詳細(xì)說(shuō)明將給本領(lǐng)域技術(shù)人員提 供實(shí)施示例性實(shí)施例的方便的路線圖。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離由所附權(quán)利要求及其合法等同 方案闡明的本發(fā)明范圍的情況下可以對(duì)元件的功能和布置做出各種變化。
權(quán)利要求
一種永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子；和定子，其包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分，每個(gè)定子磁極部分包括鐵芯部分，其沿著所述定子軸向延伸；內(nèi)端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分，所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料；以及外端件，其相對(duì)于所述內(nèi)端件在徑向外側(cè)布置成相鄰于所述鐵芯部分，所述外端件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其中，所述鐵芯部分包括所述第二磁性材料。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)，其中，所述鐵芯部分和所述外端件形成整體部件。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其中，所述鐵芯部分包括適于在暴露于所述第一磁 場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第三磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第三磁性材料，其中，所述第三磁 場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度且小于所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，還包括布置在所述內(nèi)端件與所述外端件之間的繞組。
6.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其中所述內(nèi)端件包括開口并且所述鐵芯部分的一部分延伸穿過(guò)所述內(nèi)端件的所述開口。
7.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其中所述外端件包括開口并且所述鐵芯部分的一部分延伸穿過(guò)所述外端件的所述開口。
8.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其中所述第一磁性材料包括第一鐵磁材料和在所述第一鐵磁材料上的第一絕緣材料；并且 所述第二磁性材料包括第二鐵磁材料和在所述第二鐵磁材料上的第二絕緣材料。
9.一種永磁電機(jī)，包括 轉(zhuǎn)子；和定子，其包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分，每個(gè)定子磁極部分包括鐵芯部分，其沿著所述定子軸向延伸且具有第一端；內(nèi)端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分，所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度 期間飽和的第一磁性材料；以及第一外端件，其從所述鐵芯部分的第一端延伸并且相對(duì)于所述內(nèi)端件位于徑向外側(cè)， 所述第一外端件和所述鐵芯包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于 第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。
10.一種永磁電機(jī)，包括 轉(zhuǎn)子；和定子，其包括沿周向布置在所述定子周圍的多個(gè)定子磁極部分，每個(gè)定子磁極部分包括鐵芯部分，其沿著所述轉(zhuǎn)子軸向延伸并且具有第一端；內(nèi)端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分；以及外端件，其布置成相鄰于所述鐵芯部分且相對(duì)于所述內(nèi)端件位于徑向外側(cè)， 其中所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料， 所述外端件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng) 度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且所述鐵芯部分包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第三磁場(chǎng) 強(qiáng)度期間飽和的第三磁性材料，其中，所述第三磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度且小于所 述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及永磁電機(jī)。該永磁電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和包括多個(gè)定子磁極部分的定子。每個(gè)定子磁極部分包括鐵芯部分，具有布置成相鄰于該鐵芯部分的內(nèi)端件和相對(duì)于所述內(nèi)端件在徑向外側(cè)布置成相鄰于所述鐵芯部分的外端件，其中所述內(nèi)端件包括適于在暴露于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第一磁性材料，所述外端件包括適于在暴露于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度期間不飽和而在暴露于第二磁場(chǎng)強(qiáng)度期間飽和的第二磁性材料，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H02K1/12GK101841194SQ20101014494
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者A·L·小麥格魯, A·M·埃爾-安塔布利, T·J·阿爾費(fèi)爾曼 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司;通用汽車有限責(zé)任公司