本公開涉及車輛，特別地涉及車輛中的電機，更特別地涉及用于車輛中的電機的轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)：

在當今世界中，車輛已經(jīng)成為人們工作和生活必不可少的交通工具。由于石油資源的日漸緊張以及環(huán)境保護方面的考慮，純電動車輛以及混合動力車輛日漸引起了人們的注意。存在著對純電動車輛以及混合動力車輛中使用的電機進行改進的各方面的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個問題。

根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括鐵心；磁體槽，所述磁體槽包括中間部分和外側(cè)部分，大體上沿所述鐵心的切向布置在所述鐵心上；其中，所述磁體槽的外側(cè)部分的厚度大于所述中間部分的厚度。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電機，所述電機包括定子和上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種車輛，所述車輛包括電機，所述電機包括定子以及上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心上布置的至少兩個磁體槽，包括第一磁體槽和相對于所述第一磁體槽布置在所述鐵心內(nèi)側(cè)的第二磁體槽；其中，所述第一磁體槽的一個末端與所述轉(zhuǎn)子的外緣之間具有第一隔磁磁橋，所述第二磁體槽的臨近所述第一隔磁磁橋的末端與所述轉(zhuǎn)子的外緣之間具有第二隔磁磁橋，所述第一隔磁磁橋的寬度小于所述第二隔磁磁橋的寬度。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心上從外向內(nèi)排列的多個磁體槽，所述多個磁體槽中的每一個的兩端分別與所述鐵心的邊緣形成隔磁磁橋；其中磁體槽越遠離所述轉(zhuǎn)子的中心，該磁體槽對應(yīng)的隔磁磁橋的寬度越小。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機，所述電機包括定子和上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種車輛，所述車輛包括電機，所述電機包括定子以及上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心中大體上沿鐵心切向方向的至少兩個磁體槽，包括第一磁體槽和相對于所述第一磁體槽布置在所述鐵心內(nèi)側(cè)的第二磁體槽；其中，所述第一磁體槽包括中間存在第一空隙的兩個磁體槽，所述第二磁體槽包括中間存在第二空隙的兩個磁體槽，所述第一間隙小于所述第二間隙。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心上從外向內(nèi)排列的大體上沿所述鐵心切向的多個磁體槽，所述多個磁體槽中的至少兩個包括第一磁體槽部分和第二磁體槽部分以及二者之間的間隙；其中磁體槽越遠離所述轉(zhuǎn)子的中心，該磁體槽具有的間隙越小。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電機，所述電機包括定子和上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種車輛，所述車輛包括電機，所述電機包括定子以及上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心中沿徑向排列的沿鐵心切向方向的至少三個磁體，所述至少三個磁體被布置在所述鐵心中的預(yù)定位置處，所述磁體包括沿鐵心徑向方向從外向內(nèi)排列的第一磁體、第二磁體和第三磁體，所述第二磁體的厚度被調(diào)節(jié)以使得在磁阻轉(zhuǎn)矩不減小的情況下增大在磁體之間的鐵心的厚度。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電機，所述電機包括定子和上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種車輛，所述車輛包括電機，所述電機包括定子以及上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心中從外向內(nèi)排列的大體上沿鐵心切向的第一磁體、第二磁體和第三磁體；其中第一磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線形成第一夾角，第二磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線形成第二夾角，以及第三磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線形成第三夾角，所述第一夾角小于所述第二夾角，所述第二夾角小于所述第三夾角。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電機的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：鐵心；在所述鐵心中從外向內(nèi)排列的大體上沿鐵心切向的第一磁體、第二磁體對和第三磁體對；其中所述第二磁體對的兩個磁體彼此形成第一磁體角，所述第三磁體對的兩個磁體彼此形成第二磁體角，所述第二磁體角小于所述第一磁體角，所述第一磁體角小于180°。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電機，所述電機包括定子和上述轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種車輛，所述車輛包括電機，所述電機包括定子以及上述轉(zhuǎn)子。

本公開的一些實施例的技術(shù)效果在于，提高轉(zhuǎn)子的機械強度。本公開的另一些實施例的技術(shù)效果在于，在控制電機制造成本的前提下提高電機的輸出轉(zhuǎn)矩。本公開的另一些實施例的技術(shù)效果在于，減少磁場的諧波分量，優(yōu)化磁場波形，從而改善電機的性能。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開的實施例的車輛的示意性側(cè)視圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的實施例的包括定子和轉(zhuǎn)子的電機的示意圖；

圖3示出了根據(jù)本公開的實施例的沿圓周布置在鐵心中的以兩個磁體槽為一組的多組磁體槽的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本公開的實施例的、圖3的一組磁體槽中沿徑向排列的兩個磁體槽的放大圖；

圖5示出了根據(jù)本公開的實施例的沿圓周布置在鐵心中的以三個磁體槽為一組的多組磁體槽的示意圖；

圖6示出了根據(jù)本公開的實施例的、圖5的一組磁體槽中沿徑向排列的三個磁體槽的放大圖；

圖7示出了根據(jù)本公開的實施例的、一組磁體槽中沿徑向排列的三個磁體槽的另一示例的放大圖；

圖8示出了根據(jù)本公開的實施例的、一組磁體槽中沿徑向排列的兩個磁體槽的示例；

圖9示出了根據(jù)本公開的實施例的、圖8的一組磁體槽中沿徑向排列的兩個磁體槽的放大圖；

圖10示出了根據(jù)本公開的實施例的、布置在磁體槽中的磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線形成的夾角以及磁體對的磁體角的示意圖；

圖11示出了永磁同步電機的坐標系變換以及dq軸模型電流矢量圖；

圖12示出了磁阻轉(zhuǎn)矩與磁體厚度之間的關(guān)系；

圖13示出了各個磁體所產(chǎn)生的磁勢疊加形成正弦波形的示意圖；

圖14示出了不同的氣隙中心線的角度位移對應(yīng)的氣隙磁密；

圖15示出了氣隙磁密與氣隙磁密諧波階次之間的關(guān)系。

具體實施方式

下面將參考附圖詳細描述本公開的各種示例性實施例。但要理解的是，對各種實施例的描述僅僅是說明性的，不作為對本公開的技術(shù)的任何限制。除非另外具體說明，在示例性實施例中的組件和步驟的相對布置、表達式和數(shù)值不限制本公開的范圍。

本文中所用的術(shù)語，僅僅是為了描述特定的實施例，而不意圖限制本公開。除非上下文明確地另外指出，本文中所用的單數(shù)形式的“一”和“該”意圖同樣包括復(fù)數(shù)形式。還要理解的是，“包含”一詞在本文中使用時，說明存在所指出的特征、整體、步驟、操作、單元和/或組件，但是并不排除存在或增加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、單元和/或組件以及/或者它們的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當理解的是，本文中使用的術(shù)語“約”旨在說明由于可能的測量誤差或制造誤差使得所記載的數(shù)值涵蓋一定的合理變化范圍。

現(xiàn)在參考圖1，圖1示出了根據(jù)本公開的實施例的車輛的示意性側(cè)視圖。通常地，車輛10可以包括車身12、多個將車身12支撐在行駛面上的車輪14、以及車輛動力系統(tǒng)16等。該車輛動力系統(tǒng)16可以包括至少一個電機。

應(yīng)當理解在本文中使用的車輛動力系統(tǒng)可以廣泛地包括能夠用于推動車輛的具有一個或多個電機的任何車輛動力系統(tǒng)。該車輛動力系統(tǒng)可以用于例如純電動車輛以及混合動力車輛。在混合動力車輛的動力系統(tǒng)中，至少一個電機與發(fā)動機可以串行或并行地推動車輛的行進。混合動力車輛的例子可以包括但不限于插電式混合動力車輛、雙模式混合動力車輛、全混合動力車輛、增程式混合動力車輛、動力輔助混合動力車輛、輕度混合動力車輛、串聯(lián)式混合動力車輛、并聯(lián)式混合動力車輛、串聯(lián)-并聯(lián)式混合動力車輛、液力混合動力車輛、功率分流式混合動力車輛、BAS混合動力車輛以及任何其他類型的混合動力車輛。本公開中的車輛可以被配置為轎車、運動型車、卡車、公共汽車、商用車、跨界車、休閑車等。應(yīng)當理解的是本公開的技術(shù)可以用于上述任何車輛動力系統(tǒng)，而不局限于某一特定類型。

如圖1所示，在一些實施例中，車輛動力系統(tǒng)16通常可以包括電源24、逆變器20、控制單元18、電機22以及輸入裝置26。如上所述，車輛動力系統(tǒng)16可以采用其他布置和/或配置，但通常地包括至少一個電機。在一些實施例中，電機22可操作性地連接到至少一個車輪14，向車輪14施加轉(zhuǎn)矩從而驅(qū)動車輛10。

電源24可以直接或間接地將電力提供給電機22。電源24，例如電池，可以包括一個或多個電池單元，并且可以采用鋰離子、鎳金屬氫化物、鈉氯化鎳、鎳鎘以及任何適合的其他電池技術(shù)。

逆變器20可操作性地將電源24和電機22互聯(lián)。逆變器20可以從電源24接收直流電，將其轉(zhuǎn)換為交流電，并且將交流電傳遞給電機22。

控制單元18可操作性地連接到逆變器20，從而控制逆變器20?？刂茊卧?8可以是一個或多個通用的數(shù)字計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備，通常可以包括但不限于處理器或微處理器或中央處理單元、存儲器(諸如但不限于只讀存儲器、隨機存取存儲器、電可擦除可編程只讀存儲器)、輸入/輸出裝置或裝置、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換電路、時鐘等?？刂茊卧?8可以被配置為執(zhí)行程序指令，該程序指令可以存儲在控制單元18內(nèi)的存儲器或其他與控制單元18相關(guān)聯(lián)的其他適當?shù)拇鎯ρb置中。控制單元18可以經(jīng)由逆變器20對電機進行控制。

在一些實施例中，車輛10還可以包括輸入裝置26，輸入裝置26可操作性地連接到控制單元18。車輛的駕駛者操作輸入裝置26，以便經(jīng)由控制單元18來控制電機22的輸出轉(zhuǎn)矩。在一些實施例中，輸入裝置26可選擇地包括踏板，控制單元18響應(yīng)于踏板的位置狀態(tài)經(jīng)由逆變器調(diào)節(jié)傳遞到電機22的電力的大小，從而調(diào)節(jié)電機22的輸出轉(zhuǎn)矩。

圖2示出了根據(jù)本公開的實施例的包括定子和轉(zhuǎn)子的電機22的示意圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，盡管以下本公開結(jié)合永磁同步電機描述了本公開的多個實施例，然而這并不意在將本公開各個實施例的實質(zhì)和精神限制到特定的電機類型。根據(jù)本公開記載的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠合理地將其中的各實施例的精神和實質(zhì)擴展到其他電機。

具體地，如圖2所示，電機22通?？梢园ㄞD(zhuǎn)子部分和定子部分，定子部分可以位于轉(zhuǎn)子部分的外部，其中定子部分可以包括定子鐵心202和定子線圈200。定子線圈200可以均勻地布置在轉(zhuǎn)子外緣的周圍，定子線圈200可以采用扁銅線等繞制而成。轉(zhuǎn)子部分可以包括轉(zhuǎn)子鐵心204、磁體槽206以及位于轉(zhuǎn)子中心位置的轉(zhuǎn)軸208。轉(zhuǎn)子部分還包括插入到磁體槽206中的磁體。其中磁體可以采用多種永磁材料，可以包括但不限于鋁鎳鈷(AlNiCo)、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼以及粘結(jié)永磁材料等。在設(shè)計中可以根據(jù)對氣隙磁場的大小、規(guī)定的電機性能指標、磁性能的穩(wěn)定性、機械性能、加工和裝配的便利、經(jīng)濟成本等各種因素的要求對永磁材料進行選擇。

下面針對磁體槽的結(jié)構(gòu)特征進行描述。

根據(jù)本公開的一些實施例，轉(zhuǎn)子可以包括轉(zhuǎn)子鐵心和磁體槽，該磁體槽可以包括中間部分和外側(cè)部分，大體上沿轉(zhuǎn)子鐵心的切向布置在轉(zhuǎn)子鐵心上，其中該磁體槽的外側(cè)部分的厚度可以大于中間部分的厚度。具體地，根據(jù)本公開的一些實施例，如圖2所示，轉(zhuǎn)子可以包括鐵心204和沿轉(zhuǎn)子圓周均勻或非均勻布置在鐵心204中的多組磁體槽。在一個實施例中，磁體槽大體上沿鐵心204的切向布置。每組磁體槽可以包括一個或多個磁體槽(圖2中僅示出了一個)，磁體槽206可以包括中間部分212(以陰影示出)以及位于中間部分212外側(cè)的外側(cè)部分210。盡管附圖2中示出了外側(cè)部分210位于中間部分212兩側(cè)，然而，本公開并不僅限于此，外側(cè)部分210可以僅僅位于中間部分212的一側(cè)。磁體可以布置在轉(zhuǎn)子的中間部分212(可以通過粘接劑、卡槽、緊固件等多種連接方式將磁體插入或嵌入到磁體槽)中。磁體槽206可以采用多種其它能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子在電機中發(fā)揮的功能的結(jié)構(gòu)和形狀，可以包括但不限于整體形式的U形、分體形式的L形、一字形、V形等。

根據(jù)本公開的一個實施例，外側(cè)部分210的厚度可以大于該中間部分212的厚度。如前文所述，磁體槽的中間部分212將容納磁體，由此，外側(cè)部分210將容納空氣。在電機運轉(zhuǎn)時，上述布置可以起到增大磁阻轉(zhuǎn)矩的作用，進而增大輸出轉(zhuǎn)矩。另一方面，由于外側(cè)部分210中容納的是空氣，因此增大外側(cè)部分210的厚度并不會額外地增加磁體的用量。也即，根據(jù)本公開的上述實施例在增加電機性能的同時并不會增加電機的制造成本，且更多的空氣槽會降低鐵心的質(zhì)量，進一步提高功率/轉(zhuǎn)矩質(zhì)量密度。

如前文所述，根據(jù)本公開的一些實施例，每組磁體槽可以包括一個或多個磁體槽。圖3示出了根據(jù)本公開的實施例的沿圓周布置在鐵心中的以兩個磁體槽為一組的多組磁體槽的示意圖。具體來講，如圖3所示，多組磁體槽分別沿圓周布置在轉(zhuǎn)子鐵心300中。每組磁體槽可以包括第一磁體槽302和第二磁體槽304。在一個實施例中，第二磁體槽304例如可以相對于第一磁體槽302布置在轉(zhuǎn)子鐵心300的內(nèi)側(cè)。在一個實施例中，第一磁體槽302和第二磁體槽304可以具有大體上相同的對稱軸線，該對稱軸線可以大體上沿轉(zhuǎn)子鐵心300的徑向方向，如圖5中的垂直的虛線所示。其中，第一磁體槽302可以包括相對應(yīng)的第一外側(cè)部分306和第一中間部分308，而第二磁體槽304可以包括相對應(yīng)的第二外側(cè)部分310和第二中間部分312。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，盡管圖3中示出了第一外側(cè)部分306和第二外側(cè)部分310分別位于第一中間部分308和第二中間部分312的兩側(cè)，然而外側(cè)部分也可以僅位于中間部分的一側(cè)(未示出)。如前文所述，只要外側(cè)部分的厚度大于中間部分的厚度，就可以起到在不增大磁鋼用量和成本的情況下增大磁阻轉(zhuǎn)矩的作用。如圖所示，兩個磁體槽與轉(zhuǎn)子外緣之間可以分別具有隔磁磁橋320和322。另外，圖中的陰影部分表示布置在第一中間部分308和第二中間部分312中的磁體。

圖4示出了根據(jù)本公開的實施例的、圖3的一組磁體槽中沿徑向排列的兩個磁體槽的放大圖。如圖所示，第一外側(cè)部分306的厚度可以用width1表示，第一中間部分308的厚度可以用mh1表示，類似地，第二外側(cè)部分310的厚度可以用width2表示，第二中間部分312的厚度可以用mh2表示。根據(jù)本公開的一些實施例，第一磁體槽302對應(yīng)的外側(cè)部分306的厚度可以大于中間部分308的厚度，即width1可以大于mh1；和/或第二磁體槽304對應(yīng)的外側(cè)部分310的厚度可以大于中間部分312的厚度，即width2可以大于mh2。如前文所述，通過這樣的配置，能夠起到增大磁阻轉(zhuǎn)矩進而增大電機的輸出轉(zhuǎn)矩的效果，進一步提高功率/轉(zhuǎn)矩質(zhì)量密度。

根據(jù)一些實施例，在電機的轉(zhuǎn)子的直徑是140mm的情況下，width1和width2的范圍可以是約2.8-約3.8mm。mh1和mh2的范圍可以是約2.4-約3.4mm。在電機的轉(zhuǎn)子的直徑是170mm的情況下，width1和width2的范圍可以是約3.4-約4.7mm。mh1和mh2的范圍可以是約2.9-約4.2mm。上述數(shù)值范圍僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇其他合適的數(shù)值。

另外，針對第一磁體槽和第二磁體槽，可以采用多種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子在電機中發(fā)揮的功能的結(jié)構(gòu)和形狀，可以包括但不限于整體形式的U形、分體形式的L形、一字形、V形等以及它們的任何組合。為了說明清楚而不是限制的目的，這里采用L形或U形的磁體槽作為示例。具體地，如圖3所示，根據(jù)本公開的一些實施例，第一磁體槽302是U形磁體槽，第二磁體槽304可以包括一對L形磁體槽，該對磁體槽可以對稱地布置，并且兩者中間可以形成空隙314。該對磁體槽中的每個磁體槽可以包括相應(yīng)的外側(cè)部分和與該外側(cè)部分相鄰的鄰接部分，例如，圖中的外側(cè)部分310和鄰接部分316，所述的外側(cè)部分和鄰接部分大體上形成L形，這里所述的一對磁體槽中的每一個對應(yīng)的鄰接部分316構(gòu)成了上面描述的第二磁體槽的中間部分312，其中外側(cè)部分310的厚度大于鄰接部分316的厚度。另外，L形的磁體槽可以具有背離轉(zhuǎn)子中心的開口。在其他實施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該L形的磁體槽也可以具有朝向其他方向的開口。

根據(jù)本公開的另外一些實施例，第一磁體槽和第二磁體槽均可以包括中間存在空隙的一對L形磁體槽。根據(jù)另一些實施例，第一磁體槽和第二磁體槽均可以是U形磁體槽。根據(jù)另一些實施例，第一磁體槽可以包括上述的中間存在空隙的一對L形磁體槽，并且第二磁體槽可以是U形磁體槽。

更進一步地，圖5示出了根據(jù)本公開的實施例的沿圓周布置在鐵心中的以三個磁體槽為一組的多組磁體槽的示意圖。圖5所示的轉(zhuǎn)子可以包括第一磁體槽502、相對于第一磁體槽502布置在轉(zhuǎn)子鐵心500內(nèi)側(cè)的第二磁體槽504以及相對于第二磁體槽504布置在轉(zhuǎn)子鐵心500內(nèi)側(cè)的第三磁體槽506。該第一磁體槽502、第二磁體槽504和第三磁體槽506可以具有大體上相同的沿徑向方向的對稱軸線，如圖5中垂直的虛線所示。其中，第一磁體槽502可以包括對應(yīng)的外側(cè)部分510和中間部分512，第二磁體槽504可以包括對應(yīng)的外側(cè)部分514和中間部分516，第三磁體槽506可以包括對應(yīng)的外側(cè)部分518和中間部分520。該轉(zhuǎn)子還可以包括布置在第一磁體槽502、第二磁體槽504和第三磁體槽506的中間部分中的磁體，如圖5的陰影部分所示(可以通過粘接劑、卡槽、緊固件等多種連接方式將磁體插入或嵌入到磁體槽中)。

圖6示出了根據(jù)本公開的實施例的、圖5的一組磁體槽中沿徑向排列的三個磁體槽的放大圖。如圖6所示，第一磁體槽502的外側(cè)部分510的厚度可以用width1表示，第一磁體槽502的中間部分512的厚度可以用mh1表示，類似地，第二磁體槽504的外側(cè)部分514的厚度可以用width2表示，第二磁體槽504的中間部分516的厚度可以用mh2表示；第三磁體槽506的外側(cè)部分518的厚度可以用width3表示，第三磁體槽506的中間部分520的厚度可以用mh3表示。根據(jù)本公開的一些實施例，第一磁體槽502對應(yīng)的外側(cè)部分510的厚度可以大于中間部分512的厚度，即width1可以大于mh1；和/或第二磁體槽504對應(yīng)的外側(cè)部分514的厚度可以大于中間部分516的厚度，即width2大于mh2；和/或第三磁體槽506對應(yīng)的外側(cè)部分518的厚度可以大于中間部分520的厚度，即width3可以大于mh3。

根據(jù)本公開的一些實施例，如圖5所示，第一磁體槽可以是U形磁體槽，第二磁體槽和第三磁體槽可以包括中間存在間隙的兩個大體上L形的磁體槽。在這里對圖5所示的實施例進行的描述僅僅是出于示例的目的，如前文所述，在一些實施例中，第一磁體槽、第二磁體槽和第三磁體槽可以被選擇為U形和分體形式的L形之一。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將會理解，針對第一磁體槽、第二磁體槽和第三磁體槽，可以采用多種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子在電機中發(fā)揮的功能的其它結(jié)構(gòu)和形狀，可以包括但不限于一字形、V形等以及它們的任何組合。

下面將進一步闡述根據(jù)本公開的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。永磁同步電機的定子上通?？梢圆贾糜腥鄬ΨQ繞組，轉(zhuǎn)子上可以包括磁體來提供勵磁，定子和轉(zhuǎn)子之間可以通過氣隙磁場發(fā)生電磁耦合關(guān)系，從而進行機械能和電能之間的轉(zhuǎn)換。一般地，為了分析方便，可以將永磁同步電機在三相靜止坐標系下的模型轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)dq坐標系下的模型。圖11示出了永磁同步電機三相靜止坐標系、定子兩相αβ靜止坐標系和轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)dq坐標系之間的關(guān)系。如圖11所示，I為定子電流合成矢量，i_d和i_q分別表示d軸等效電流和q軸等效電流。其中在定子兩相靜止坐標系中，α軸與三相靜止坐標系的A相軸線重合，β軸超前α軸線90度電角度。在轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)dq坐標系中，將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場的N極中心軸線作為直軸(d軸)，將超前直軸90度電角度的位置作為交軸(q軸)。通常地，可以先將三相靜止坐標系下的方程通過Clarke變換得到αβ兩相靜止坐標系下的方程，然后通過Park變換得到dq坐標系下的方程。從圖11可以看出，Ea為電機的反電動勢，Ea的方向與q軸方向相同，ψ為磁體的磁鏈，ψ的方向和d軸方向相同。

通過進行變換，可以得到d軸和q軸的等效電壓U_d和U_q，如式1所示。

U_d＝Ri_d+L_di’_d-ωL_qi_q

U_q＝Ri_q+L_qi’_q+ω(L_di_d+ψ) (1)

其中，ω是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電角速度，L_d和L_q分別是d軸和q軸電感，R是每相繞組的相電阻，i’_d和i’_q分別是i_d和i_q的時間導(dǎo)數(shù)。

進而采用保持幅值不變的3/2變換原則，可以得到永磁同步電機的電磁功率P_c，如式2所示。

P_c＝3/2(U_di_d+U_qi_q)＝3/2[ωψi_q+ω(L_d-L_q)i_di_q] (2)

永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩是電機的電磁功率與機械角速度相除的結(jié)果，因此可以得到三相p對極的內(nèi)置式永磁同步電機在dq坐標系下的輸出轉(zhuǎn)矩T，輸出轉(zhuǎn)矩T可以由兩部分組成，一部分為永磁轉(zhuǎn)矩3/2pψi_q，另一部分為磁阻轉(zhuǎn)矩3/2p(L_d-L_q)i_di_q。

T＝3/2pψi_q+3/2p(L_d-L_q)i_di_q (3)

根據(jù)圖2-圖5所示的實施例，通過使得磁體槽的外側(cè)部分的厚度大于中間部分的厚度，d軸磁阻被增大。由于可以近似地認為d軸磁阻與d軸電感L_d成反比，因此d軸電感L_d減小。在q軸電感變化不大的情況下可以使得L_d和L_q的差值增大，進而使得磁阻轉(zhuǎn)矩T增大。進一步地，由于增加的是磁體槽中的空氣隙的厚度，因此在沒有增加磁體用量的情況下增大了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。

下面針對轉(zhuǎn)子外緣和磁體槽之間形成的隔磁磁橋的特征進行描述。在電機的設(shè)計中，為了不使電機中的磁體的漏磁系數(shù)過大而導(dǎo)致磁體材料利用率過低，通常采用一定的隔磁措施，例如，在磁體槽和轉(zhuǎn)子外緣之間設(shè)置隔磁磁橋，如圖2中的附圖標記214所示。通過使隔磁磁橋部分的磁通達到飽和來起到限制漏磁的作用。隔磁磁橋的寬度越小，這部分的磁阻就會越大，越能夠限制漏磁通。

根據(jù)本公開的一些實施例，轉(zhuǎn)子包括在轉(zhuǎn)子鐵心上布置的至少兩個磁體槽，包括第一磁體槽和相對于第一磁體槽布置在鐵心內(nèi)側(cè)的第二磁體槽，其中第一磁體槽的一個末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間具有第一隔磁磁橋，第二磁體槽的臨近第一隔磁磁橋的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間具有第二隔磁磁橋，第一隔磁磁橋的寬度小于第二隔磁磁橋的寬度。

具體地，根據(jù)本公開的一些實施例，如圖3所示，多組磁體槽可以沿圓周均勻或非均勻布置在轉(zhuǎn)子鐵心300中，針對每組磁體槽，可以包括第一磁體槽302和第二磁體槽304，第二磁體槽304可以相對于第一磁體槽302布置在轉(zhuǎn)子鐵心300的內(nèi)側(cè)。在一個實施例中，第一磁體槽302和第二磁體槽304可以具有大體上相同的沿徑向方向的對稱軸，如圖3的垂直的虛線所示。另外，轉(zhuǎn)子還可以包括布置在磁體槽中的磁體，如圖中的陰影部分所示。如圖所示，第一磁體槽302的位于對稱軸一側(cè)的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以形成第一隔磁磁橋320，而第二磁體槽304的鄰近第一隔磁磁橋320的末端與轉(zhuǎn)子外緣之間可以形成第二隔磁磁橋322。根據(jù)本公開的實施例，第一隔磁磁橋320的寬度小于第二隔磁磁橋322的寬度。通過這樣的布置，可以更有效地利用隔磁磁橋來承受應(yīng)力作用，從而改善機械穩(wěn)定性并且增大機械強度，用來平衡漏磁與轉(zhuǎn)子機械強度的矛盾。

如作為放大圖的圖4所示，第一隔磁磁橋320的寬度用L31表示，第二隔磁磁橋322的寬度用L32表示，其中第一隔磁磁橋320的寬度可以小于第二隔磁磁橋322的寬度，即L31小于L32。

可選地或附加地，如圖3所示，根據(jù)本公開的一些實施例，第一磁體槽302的位于對稱軸另一側(cè)的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以具有第四隔磁磁橋324，第二磁體槽304的鄰近第四隔磁磁橋324的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以具有第五隔磁磁橋326。根據(jù)本公開的實施例，第四隔磁磁橋324的寬度小于第五隔磁磁橋326的寬度。

如作為放大圖的圖4所示，第四隔磁磁橋324的寬度可以用L33表示，第五隔磁磁橋326的寬度可以用L34表示，并且第四隔磁磁橋324的寬度小于第五隔磁磁橋326的寬度，即L33小于L34。進一步地，根據(jù)本公開的一些實施例，如圖5所示，轉(zhuǎn)子可以包括第一磁體槽502、相對于第一磁體槽502布置在轉(zhuǎn)子鐵心500內(nèi)側(cè)的第二磁體槽504以及相對于第二磁體槽504布置在轉(zhuǎn)子鐵心500內(nèi)側(cè)的第三磁體槽506。在一個實施例中，第一磁體槽502、第二磁體槽504和第三磁體槽506可以具有大體上相同的沿徑向方向的對稱軸，如圖5中的垂直虛線所示。其中，第一磁體槽502的位于該對稱軸一側(cè)的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以形成第一隔磁磁橋526，第二磁體槽504的鄰近第一隔磁磁橋526的末端與轉(zhuǎn)子外緣之間可以形成第二隔磁磁橋528，而第三磁體槽506的鄰近第二隔磁磁橋528的末端與轉(zhuǎn)子外緣之間可以具有第三隔磁磁橋530。第一隔磁磁橋526的寬度小于第二隔磁磁橋528的寬度，并且第二隔磁磁橋528的寬度小于第三隔磁磁橋530的寬度。

如作為放大圖的圖6所示，第一隔磁磁橋526的寬度可以用L51表示，第二隔磁磁橋528的寬度可以用L52表示，第三隔磁磁橋530的寬度可以用L53表示。其中第一隔磁磁橋526的寬度小于第二隔磁磁橋528的寬度，即L51小于L52。另外，第二隔磁磁橋528的寬度小于第三隔磁磁橋530的寬度，即L52可以小于L53。

另外，根據(jù)本公開的一些實施例，如圖3所示，第一磁體槽可以是U形磁體槽，第二磁體槽可以包括中間存在間隙的兩個大體上L形的磁體槽，在這里對圖3所示的實施例進行的描述僅僅是出于示例的目的。針對第一磁體槽、第二磁體槽，可以采用多種其它能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子在電機中發(fā)揮的功能的結(jié)構(gòu)和形狀，可以包括但不限于整體形式的U形、分體形式的L形、一字形、V形等以及它們的任何組合。

可選地或附加地，轉(zhuǎn)到圖5和圖6，第一磁體槽502的位于對稱軸另一側(cè)的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以形成第四隔磁磁橋532，第二磁體槽504的鄰近隔磁磁橋532的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以形成第五隔磁磁橋534，第五隔磁磁橋534可以鄰近第四隔磁磁橋532布置，并且第四隔磁磁橋532的寬度可以小于第五隔磁磁橋534的寬度。另外，第三磁體槽506的鄰近隔磁磁橋534的末端與轉(zhuǎn)子的外緣之間可以形成第六隔磁磁橋536，第六隔磁磁橋536可以鄰近第五隔磁磁橋534布置，其中第五隔磁磁橋534的寬度可以小于第六隔磁磁橋536的寬度。

如作為放大圖的圖6所示，第四隔磁磁橋532的寬度可以用L54表示，第五隔磁磁橋534的寬度可以用L55表示，第六隔磁磁橋536的寬度可以用L56表示。其中第四隔磁磁橋532的寬度可以小于第五隔磁磁橋534的寬度，即L54可以小于L55。另外，第五隔磁磁橋534的寬度可以小于第六隔磁磁橋536的寬度，即L55可以小于L56。

根據(jù)本公開的一些實施例，如圖5所示，在實際的轉(zhuǎn)子制造中，第一隔磁磁橋526的寬度范圍可以是約0.8-約1.4mm，第二隔磁磁橋528的寬度范圍可以是約1.0-約1.6mm，并且第三隔磁磁橋530的寬度范圍可以是約1.2-約1.8mm。類似地，第四隔磁磁橋532的寬度范圍可以是約0.8-約1.4mm，第五隔磁磁橋534的寬度范圍可以是約1.0-約1.6mm，并且第六隔磁磁橋536的寬度范圍可以是約1.2-約1.8mm。上述數(shù)值范圍僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇其他合適的數(shù)值。

根據(jù)本公開的一些實施例，如圖5所示，第一磁體槽可以是U形磁體槽，第二磁體槽和第三磁體槽可以包括中間存在間隙的兩個大體上L形的磁體槽，在這里對圖5所示的實施例進行的描述僅僅是出于示例的目的。針對第一磁體槽、第二磁體槽和第三磁體槽，可以采用多種其它能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子在電機中發(fā)揮的功能的結(jié)構(gòu)和形狀，可以包括但不限于整體形式的U形、分體形式的L形、一字形、V形等以及它們的任何組合。

另外，U形的磁體槽可以具有背離轉(zhuǎn)子中心的開口，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，此處的開口方向僅為示意性的，該U形的磁體槽也可以具有朝向其他方向的開口。L形的磁體槽可以具有背離轉(zhuǎn)子中心的開口，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，此處的開口方向僅為示意性的，該L形的磁體槽也可以具有朝向其他方向的開口。

圖7示出了根據(jù)本公開的實施例的、一組磁體槽中沿徑向排列的三個磁體槽的另一示例的放大圖。根據(jù)本公開的一些實施例，如圖7所示，轉(zhuǎn)子可以包括沿徑向方向由外到內(nèi)依次排列的第一磁體槽、第二磁體槽和第三磁體槽，第一磁體槽和第二磁體槽可以是U形磁體槽，第三磁體槽可以包括兩個中間存在間隙的大體上L形的磁體槽。其中第一磁體槽與轉(zhuǎn)子外緣之間可以形成寬度為L1的第一隔磁磁橋，第二磁體槽與轉(zhuǎn)子外緣之間可以形成寬度為L2的第二隔磁磁橋，第三磁體槽與轉(zhuǎn)子外緣之間可以形成寬度為L3的第三隔磁磁橋，并且第一隔磁磁橋的寬度L1可以小于第三隔磁磁橋的寬度L3，并且第三隔磁磁橋的寬度L3可以小于第二隔磁磁橋的寬度L2。

根據(jù)本公開的一些實施例，轉(zhuǎn)子可以包括轉(zhuǎn)子鐵心以及在轉(zhuǎn)子鐵心上從外向內(nèi)排列的多個磁體槽，每個磁體槽的兩端可以分別與轉(zhuǎn)子鐵心的邊緣形成兩個隔磁磁橋，其中磁體槽越遠離轉(zhuǎn)子的中心，該磁體槽對應(yīng)的隔磁磁橋的寬度可以越小。具體地，以圖3和圖4為例進行說明，隔磁磁橋320的寬度L31可以小于隔磁磁橋322的寬度L32，隔磁磁橋324的寬度L33可以小于隔磁磁橋326的寬度L34。另外，以圖5和圖6為例，隔磁磁橋526的寬度L51可以小于隔磁磁橋528的寬度L52，隔磁磁橋528的寬度L52可以小于隔磁磁橋530的寬度L53。隔磁磁橋532的寬度L54可以小于隔磁磁橋534的寬度L55，隔磁磁橋534的寬度L55可以小于隔磁磁橋536的寬度L56。

下面針對一對磁體槽之間的間隙進行描述。

根據(jù)本公開的一些實施例，轉(zhuǎn)子可以包括轉(zhuǎn)子鐵心以及在轉(zhuǎn)子鐵心中大體上沿鐵心切向方向的至少兩個磁體槽，包括第一磁體槽和相對于第一磁體槽布置在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)側(cè)的第二磁體槽，其中第一磁體槽可以包括中間存在第一空隙的兩個磁體槽，第二磁體槽可以包括中間存在第二空隙的兩個磁體槽，第一間隙可以小于第二間隙。圖8示出了根據(jù)本公開的實施例的、中間具有間隙的兩個磁體槽的示例。

具體地，如圖8所示，轉(zhuǎn)子包括鐵心800、布置鐵心中的第一磁體槽802以及相對于第一磁體槽802布置在鐵心800內(nèi)側(cè)的第二磁體槽804。在一個實施例中，第一磁體槽802和第二磁體槽804可以具有大體上相同的沿徑向方向的對稱軸。在一個實施例中，第一磁體槽802可以包括形成第一磁體槽對的磁體槽806和磁體槽808。磁體槽806可以包括外側(cè)部分840和與外側(cè)部分840相鄰的鄰接部分810，該外側(cè)部分840和鄰接部分810可以大體上形成L形。磁體槽808也可以包括大體上形成L形的外側(cè)部分842和與外側(cè)部分相鄰的鄰接部分812。在鄰接部分810和鄰接部分812之間可以形成第一間隙814。類似地，第二磁體槽804可以包括形成第二磁體槽對的磁體槽816和磁體槽818。磁體槽816可以包括大體上形成L形的外側(cè)部分844和與外側(cè)部分相鄰的鄰接部分820。磁體槽818也可以包括大體上形成L形的外側(cè)部分846和與外側(cè)部分相鄰的鄰接部分822。在鄰接部分820和鄰接部分822之間可以形成第二間隙824。根據(jù)本公開的實施例，第一間隙814的長度可以小于該第二間隙824的長度。通過這種布置，可以更有效地利用上述的間隙來承受應(yīng)力作用，從而改善了機械穩(wěn)定性并且增大了轉(zhuǎn)子的機械強度，且最大程度減少漏磁，提高電機性能。

進一步地，圖9示出了根據(jù)本公開的實施例的、圖8的一組磁體槽中沿徑向排列的兩個磁體槽的放大圖。其中第一間隙814的長度用d1表示，第二間隙824的長度用d2表示，并且第一間隙814的長度d1小于第二間隙824的長度d2。在轉(zhuǎn)子的實際制造中，該第一間隙814的長度范圍可以是約0.8-約1.4mm，該第二間隙824的長度范圍可以是約1.0-約1.6mm。上述數(shù)值范圍僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇其他合適的數(shù)值。

另外，上述的L形的磁體槽可以具有背離轉(zhuǎn)子中心的開口，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，上述L形的磁體槽也可以具有朝向其他方向的開口。

此外，根據(jù)本公開的一些實施例，該轉(zhuǎn)子還可以包括布置在第一磁體槽的鄰接部分810、812以及第二磁體槽的鄰接部分820、822中的磁體(可以通過粘接劑、卡槽、緊固件等多種連接方式將磁體插入或嵌入到磁體槽中)，如圖8的陰影部分所示。

根據(jù)本公開的一些實施例，如圖8所示，第一磁體槽802與轉(zhuǎn)子鐵心800的外緣之間還可以形成隔磁磁橋826，第二磁體槽804與轉(zhuǎn)子鐵心800的外緣之間還可以形成隔磁磁橋828。在對稱軸的另一側(cè)可以類似地形成隔磁磁橋，在此不再贅述。

盡管結(jié)合圖8描述了磁體槽之間的間隙，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本公開的實施例公開了在鐵心上從外向內(nèi)排列的大體上沿所述鐵心切向的多個磁體槽中，磁體槽越遠離轉(zhuǎn)子的中心，則該磁體槽具有的間隙越小的實施例。例如，在一些實施例中，多個磁體槽中的一部分可以不具有間隙。例如如圖5所示，位于最遠離轉(zhuǎn)子中心的磁體槽502形成為整體的近似U型，其中并不具有間隙。而磁體槽504和506中具有間隙522和524。根據(jù)本實施例，上述間隙應(yīng)當滿足間隙522的長度小于間隙524的長度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，盡管并未示出，圖5所示的實施例也可以包括例如磁體槽502具有間隙，磁體槽504不具有間隙，而磁體槽506具有間隙的情形。在該情況下，根據(jù)本公開，間隙仍然滿足磁體槽越遠離轉(zhuǎn)子的中心，該磁體槽具有的間隙越小。也即，磁體槽502的間隙小于磁體槽506的間隙。通過上述結(jié)構(gòu)，可以提高轉(zhuǎn)子的機械強度并改善轉(zhuǎn)子的機械穩(wěn)定性。

在本實施例中，磁體槽的形狀可以具有多種合理的其它選擇。例如，在圖5和圖8所示的實施例中，盡管具有間隙的磁體槽504、506的外側(cè)部分和相鄰部分大體上構(gòu)成L型，然而它們都可以具有其它合理的形狀，例如一字型或者V型等。又例如，附圖5中所示的不具備間隙的磁體槽502為大體上U型，然而，其也可以是一字形、V形以及多種其他適當?shù)男螤?。此外，在圖8所示的實施例中，第一磁體槽802對應(yīng)的第一部分806和第二部分808大體上可以是L形，可選地或附加地，第二磁體槽804對應(yīng)的第一部分816和第二部分818大體上可以是L形。然而，根據(jù)本公開，它們都可以具有其它合理的形狀。

下面針對磁體之間的鐵心的厚度特征進行描述。

根據(jù)本公開的一些實施例，轉(zhuǎn)子可以包括鐵心以及在所述鐵心中沿徑向排列的沿鐵心切向方向的至少三個磁體，所述至少三個磁體被布置在所述鐵心中的預(yù)定位置處，所述磁體包括沿鐵心徑向方向從外向內(nèi)排列的第一磁體、第二磁體和第三磁體，所述第二磁體的厚度被調(diào)節(jié)以使得在磁阻轉(zhuǎn)矩不減小的情況下增大在磁體之間的鐵心的厚度。

根據(jù)本公開的一些實施例，如圖5所示，轉(zhuǎn)子可以包括從外向內(nèi)布置在鐵心500中的第一磁體512、第二磁體516以及第三磁體520。第一磁體512、第二磁體516和第三磁體520放置在鐵心中的預(yù)定位置處。第一磁體512、第二磁體516和第三磁體520可以具有大體上相同的沿徑向方向的對稱軸，如圖5的垂直方向的虛線所示。第一磁體512、第二磁體516和第三磁體520可以分別布置在第一磁體槽502、第二磁體槽504和第三磁體槽506的中間部分中。在一些實施例中，結(jié)合圖5和圖6，第一磁體512的厚度即為第一磁體槽502的中間部分的厚度mh1，第二磁體516的厚度即為第二磁體槽504的中間部分的厚度mh2，第三磁體520的厚度即為第三磁體槽506的中間部分的厚度mh3。在這種配置下，可以通過減小第二磁體516的厚度mh2，來增大處于磁體之間的相應(yīng)鐵心部分的厚度。這可以例如減少三層磁鋼之間鐵心的飽和效應(yīng)，提高電機轉(zhuǎn)矩?？梢酝ㄟ^有限元分析計算，得出mh2厚度的最優(yōu)解。例如，在一個實施例中，可以通過不明顯改變第一磁體512的厚度mh1和第三磁體520的厚度mh3、僅僅減小第二磁體516的厚度mh2來達到增大轉(zhuǎn)矩的效果。也即，第二磁體516的厚度mh2小于第一磁體512的厚度mh1，并且小于第三磁體520的厚度mh3。

另外，在本公開的一些實施例中，第一磁體槽502可以是U形磁體槽，第二磁體槽504可以包括兩個中間存在間隙522的大體上L形的磁體槽，而第三磁體槽506可以包括兩個中間存在間隙524的大體上L形的磁體槽。上述磁體槽的形狀可以采用多種其它能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子在電機中發(fā)揮的功能的結(jié)構(gòu)和形狀，可以包括但不限于整體形式的U形、分體形式的L形、一字形、V形等以及它們的任何組合。

另外，第二磁體槽和第三磁體槽中的L形磁體槽可以具有背離轉(zhuǎn)子中心的開口，如前文所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，這里的L形磁體槽也可以具有多種其它方向的開口。

根據(jù)圖3-圖6所示的實施例，結(jié)合上述式(3)對輸出轉(zhuǎn)矩T的說明，通過調(diào)節(jié)第二磁體的厚度以增大在固定位置的磁體之間的鐵心的厚度可以減小三層磁鋼間磁場的飽和效應(yīng)，減小磁阻，提高轉(zhuǎn)矩。由此，根據(jù)本公開的實施例，可以實現(xiàn)在減小磁體用量的情況下增大電機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而減少制造成本。

根據(jù)一個實施例，在電機轉(zhuǎn)子的直徑為約140mm的情況下，第一磁體512的厚度mh1的范圍為約2.5-約3.5mm、第二磁體516的厚度mh2的范圍為約2.2-約3.2mm、第三磁體520的厚度mh3的范圍為約2.5-約3.5mm。在電機轉(zhuǎn)子的直徑為約170mm的情況下，第一磁體512的厚度mh1的范圍為約3.0-約4.3mm、第二磁體516的厚度mh2的范圍為約2.7-約3.9mm、第三磁體520的厚度mh3的范圍為約3.0-約4.3mm。上述數(shù)值范圍僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇其他合適的數(shù)值。

根據(jù)本公開的一些實施例，圖12示出了第二磁體的厚度mh2的變化與磁阻轉(zhuǎn)矩之間的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)合圖12和圖5所示，電機轉(zhuǎn)子的直徑為約140mm，此時，第一磁體512、第二磁體516和第三磁體520被放置在鐵心中的預(yù)定位置處。具體地，第一磁體512與轉(zhuǎn)子外緣之間的距離為約3.2mm，并且第一磁體512和第二磁體516之間的鐵心部分538的厚度為約4.6mm，第二磁體516和第三磁體520之間的鐵心部分540的厚度為約4.9mm。第一磁體512的厚度mh1為約3.0mm，第三磁體520的厚度mh3為約3.0mm，并且第二磁體516的厚度mh2為約3.0mm。在這種布置下，調(diào)節(jié)第二磁體516的厚度mh2使其從3.0mm減小到1.6mm。如圖12所示，在mh2從3.0mm變化到2.4mm的范圍內(nèi)，磁阻轉(zhuǎn)矩隨mh2的減小逐漸增大。而當mh2超過2.4mm時，磁阻轉(zhuǎn)矩隨著mh2的減小逐漸減小。因此，根據(jù)本公開的實施例，可以在磁阻轉(zhuǎn)矩不減小的前提下在一定范圍內(nèi)減小第二磁體516的厚度mh2(例如，在3.0mm-2.4mm的范圍中選擇mh2)，從而可以達到增大磁阻轉(zhuǎn)矩的效果。由于減小了磁體的厚度，因此還可以減小磁體用量從而降低制造成本。

盡管此處結(jié)合了具體的數(shù)值范圍來說明了本實施例的效果，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，上述數(shù)值僅僅是示例性的而并不意在限制本公開。結(jié)合本公開的精神和教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以合理地確定適用于其他場合的對應(yīng)尺寸。

下面針對磁體的其他結(jié)構(gòu)特征進行描述。

根據(jù)本公開的實施例，轉(zhuǎn)子可以包括鐵心以及在鐵心中從外向內(nèi)排列的大體上沿鐵心切向的第一磁體、第二磁體和第三磁體，其中第一磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線可以形成第一夾角，第二磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線可以形成第二夾角，以及第三磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線可以形成第三夾角，所述第一夾角小于所述第二夾角，所述第二夾角小于所述第三夾角。

根據(jù)本公開的一些實施例，轉(zhuǎn)子可以包括鐵心以及在鐵心中從外向內(nèi)排列的大體上沿鐵心切向的第一磁體、第二磁體對和第三磁體對，其中所述第二磁體對的兩個磁體彼此形成第一磁體角，所述第三磁體對的兩個磁體彼此形成第二磁體角，所述第二磁體角小于所述第一磁體角，所述第一磁體角小于180°。

圖10示出了根據(jù)本公開的實施例的、布置在磁體槽中的磁體的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心的連線形成的夾角以及磁體對的磁體角的示意圖。具體地，根據(jù)本公開的實施例，如圖10所示，轉(zhuǎn)子可以包括轉(zhuǎn)子鐵心1000、布置在轉(zhuǎn)子鐵心1000上的第一磁體1010、相對于第一磁體1010布置在轉(zhuǎn)子鐵心1000內(nèi)側(cè)的第二磁體1012以及相對于第二磁體1012布置在轉(zhuǎn)子鐵心1000內(nèi)側(cè)的第三磁體1018。三個磁體可以分別沿鐵心1000的切向方向延伸布置。第一磁體1010、第二磁體1012和第三磁體1018可以具有大體上相同的沿鐵心徑向方向的對稱軸，如圖10中的垂直虛線所示。其中第一磁體1010可以布置在第一磁體槽1002中，第二磁體1012可以布置在第二磁體槽1004中，第三磁體1018可以布置在第三磁體槽1006中。第一磁體1010、第二磁體1012和第三磁體1018的兩個最外側(cè)端部與鐵心中心1008的連線可以分別形成第一夾角α1、第二夾角α2和第三夾角α3，如圖10所示。第一夾角α1小于第二夾角α2，第二夾角α2小于第三夾角α3。通過這樣的配置，可以更加優(yōu)化疊加而成的磁場波形，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場更接近正弦波，減少磁場的諧波含量。

根據(jù)本公開的一些實施例，進一步說明選取磁體兩個最外側(cè)端部和鐵心中心的連線的夾角的方法。圖13示出了各個磁體所產(chǎn)生的磁勢疊加形成正弦波形的示意圖?？梢酝ㄟ^正弦波形的關(guān)系來推導(dǎo)出合適的α1、α2和α3的取值。具體地，正弦波形上的點具有y＝cos(x/τ*π)的關(guān)系，其中τ是常數(shù)，y是波形上的點與波形水平軸線之間的垂直距離，x是波形上的點到波形對稱軸的水平距離。例如，如圖13所示，圖10中的第一磁體1010到轉(zhuǎn)子中心的垂直距離為y1，第一磁體1010的一個末端A與第一磁體的對稱軸線之間的水平距離為x1，有x1＝τ/π*arcos(y1)，進而得到圖10中的第一夾角α1＝2*β1＝2*arctg(x1/y1)，其中β1為第一磁體1010的該末端與轉(zhuǎn)子中心的連線與第一磁體對稱軸之間的夾角。類似地，針對圖10中的第二磁體1012，可以有x2＝τ/π*arcos(y2)，其中圖10中的第二磁體1012到轉(zhuǎn)子中心的垂直距離為y2，第二磁體1012的一個末端與第二磁體的對稱軸線之間的水平距離為x2。圖10中的第二夾角α2＝2*β2＝2*arctg(x2/y2)，其中β2為第二磁體1012的該末端與轉(zhuǎn)子中心的連線與第二磁體對稱軸之間的夾角。針對圖10中的第三磁體1018，可以有x3＝τ/π*arcos(y3)，其中圖10中的第三磁體1018到轉(zhuǎn)子中心的垂直距離為y3，第三磁體1018的一個末端與第三磁體的對稱軸線之間的水平距離為x3，圖10中的第三夾角α3＝2*β3＝2*arctg(x3/y3)，其中β3為第三磁體1018的該末端與轉(zhuǎn)子中心的連線與第三磁體對稱軸之間的夾角。在已知上述x1、y1、x2、y2、x3、y3各尺寸參數(shù)的情況下，可以得到第一夾角α1、第二夾角α2和第三夾角α3的值。類似地，該選取方法也可以適用于一組磁體中布置有多于三個的磁體的轉(zhuǎn)子。

另外，還可以通過參數(shù)優(yōu)化來求得合適的α1、α2和α3的取值。例如，設(shè)定β1為第一變量，β2＝β1+Δβ1，β3＝β2+Δβ2，進行參數(shù)化求解，從而得到使磁場疊加為接近正弦波形所對應(yīng)的優(yōu)選的β1、β2、β3的值，從而得到第一夾角α1、第二夾角α2和第三夾角α3的值。類似地，該選取方法也可以適用于一組磁體中布置有多于三個的磁體的轉(zhuǎn)子。

在實際的轉(zhuǎn)子制造中，第一夾角α1的范圍可以是約10-13度，第二夾角α2的范圍可以是約20-25度，并且第三夾角的范圍可以是約30-36度。上述數(shù)值范圍僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇其他合適的數(shù)值。

根據(jù)本公開的一些實施例，如圖10所示，第一磁體1010可以是作為整塊的磁體。第二磁體1012可以是包括磁體1014和磁體1016的磁體對。第三磁體1018可以是包括磁體1020和磁體1022的磁體對。其中，針對第一磁體1012中的磁體對，磁體1014和磁體1016可以形成第一磁體角θ1。針對第三磁體1018的磁體對，磁體1020和磁體1022可以形成第二磁體角θ2，并且θ1小于180度，θ2小于θ1。通過這樣的布置，可以進一步地改善磁場的波形，提高聚磁效果，進而提高電機的性能。

根據(jù)本公開的一些實施例，進一步說明通過磁體角的設(shè)置來改善磁場波形的效果。圖14示出了不同的氣隙中心線的角度位移對應(yīng)的氣隙磁密。在圖14中，橫坐標表示氣隙中心線的角度位移0-360度。圖15示出了氣隙磁密與氣隙磁密諧波階次之間的關(guān)系。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解的是，通?？梢圆捎脷庀洞琶苤C波畸變率Δε來反映磁場波形的優(yōu)劣。氣隙磁密諧波畸變率其中B_δi代表第i諧波階次對應(yīng)的氣隙磁密。在各諧波階次對應(yīng)的氣隙磁密中B_δ1最大，畸變率為其他諧波階次的氣隙磁密的總和與第1諧波階次的氣隙磁密的比值。該畸變率Δε越小表示磁場波形越好。

當圖10所示的第一磁體角θ1＝180度并且第二磁體角θ2＝180度時，畸變率Δε為44.5％。當?shù)谝淮朋w角θ1＝170度并且第二磁體角θ2＝160度時，畸變率Δε為40.2％。也就是說，在第二磁體角θ2小于第一磁體角θ1的情況下磁場波形得到改善，從而提高了電機的運行性能。

根據(jù)本公開的一些實施例，第一磁體角的角度范圍可以是約160°-約175°，所述第二磁體角的范圍可以是約150°-約165°。上述數(shù)值范圍僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇其他合適的數(shù)值。

另外，根據(jù)本公開的一些實施例，作為磁體對的第二磁體1012中的磁體1014和磁體1016之間可以具有第一間隙1024，作為磁體對的第三磁體1018的磁體1020和磁體1022之間可以具有第二間隙1026，并且第一間隙1024的長度可以小于第二間隙1026的長度。

為了避免模糊本公開的主旨，已經(jīng)結(jié)合附圖分別講述了本公開的對于電機各個方面的改進，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，本公開所記載的這些方面的改進可以自由地組合。例如，如圖3所示，所示的轉(zhuǎn)子可以同時具有依據(jù)本公開所給出的新穎的隔磁磁橋特征以及磁體槽的外側(cè)部分比中間部分寬的特征。又例如，如圖5、10所示，根據(jù)本公開的轉(zhuǎn)子可以同時具有圖10所示的α、θ角度的特征以及圖5所示的多個磁體厚度不均勻的特征。為了避免重復(fù)，本公開沒有窮盡這些改進的所有組合方式，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些組合是清楚且合理的，并且完全被包括在本公開的范圍之內(nèi)。

以上已經(jīng)描述了本公開的各種實施例，但是上述說明僅僅是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所公開的各種實施例。在不背離所說明的各種實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變化是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各種實施例的原理、實際應(yīng)用或?qū)κ袌黾夹g(shù)的技術(shù)改進，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文公開的各種實施例。