專利名稱：用于直接起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于直接起動(dòng)永磁(LSPM)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子；并且 更具體而言，涉及一種能夠防止在LSPM同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 現(xiàn)象的LSPM同步電動(dòng)機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
一般而言，電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以獲得旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的設(shè)備， 并且它廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備和家用電器。電動(dòng)機(jī)被大致分為交流(AC)電 動(dòng)機(jī)和直流(DC)電動(dòng)機(jī)。
同時(shí)，LSPM同步電動(dòng)機(jī)(即， 一種AC電動(dòng)機(jī))是利用由在轉(zhuǎn)子中的導(dǎo) 體上感應(yīng)的電壓產(chǎn)生的二次電流與定子的繞組線產(chǎn)生的磁通之間的交互所 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)的。此時(shí)，該轉(zhuǎn)矩起始于磁阻轉(zhuǎn)矩和/或磁矩以及因籠子 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量的合成轉(zhuǎn)矩。而且，在啟動(dòng)之后的正常運(yùn)行期間，安裝于 轉(zhuǎn)子中的永磁體的磁通與定子產(chǎn)生的磁通同步，從而根據(jù)定子中的旋轉(zhuǎn)磁 場的速度來驅(qū)動(dòng)LSPM同步電動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)在將參考附圖描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)LSPM同步電動(dòng)機(jī)。
圖1是示出了常規(guī)LSPM同步電動(dòng)機(jī)的主要部分的平面圖。如圖l所示， 常規(guī)LSPM同步電動(dòng)機(jī)10包括固定到殼體或外殼(未示出)上的定子ll、 纏繞在定子11上的線圈12、以及安裝在定子11中的轉(zhuǎn)子13，其中定子和 轉(zhuǎn)子之間具有間隙，使轉(zhuǎn)子能夠在定子11之內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。
定子11是通過在軸向上層疊多個(gè)相同形狀的硅鋼片而形成的。在定子 11內(nèi)形成孔(未示出)，通過該孔插入轉(zhuǎn)子13，沿著定子ll的內(nèi)表面形成 多個(gè)齒lla，使得每兩個(gè)相鄰齒lla可以彼此等距地間隔，由此在每兩個(gè)相 鄰齒lla之間形成槽llb。
線圈12纏繞在每個(gè)齒lla的周圍，使得在向線圈12供電時(shí)定子11的 結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)致產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通。轉(zhuǎn)子13可旋轉(zhuǎn)地安裝在定子11的中部，轉(zhuǎn)子13和定子11之間形成 間隙。軸13a穿過并且被固定在形成于轉(zhuǎn)子13中部的插入孔(未示出)上。 將多個(gè)導(dǎo)體13b垂直插入轉(zhuǎn)子13的周邊部分中并沿其固定，每個(gè)導(dǎo)體13b 的形狀都為條形。多個(gè)磁體安裝孔13c形成在軸13a的周圍，并且將永磁 體13d插入并固定到每個(gè)磁體安裝孔13c中。
軸13a安裝到殼體或外殼(用于形成LSPM同步電動(dòng)機(jī)10的殼體)上， 使得可以利用軸承(未示出)讓軸13a旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)體13b包括Al， Al具有極 好的導(dǎo)電性并且可以進(jìn)行壓鑄技術(shù)處理。每個(gè)永磁體13d都與線圈12產(chǎn)生 的磁通交互作用，從而可以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)LSPM同步電動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)矩。
如果將電流施加給如上所述的常規(guī)LSPM同步電動(dòng)機(jī)10中的線圈12， 則由定子11的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁通與轉(zhuǎn)子13的導(dǎo)體13b中產(chǎn)生的感生 電流交互作用，從而轉(zhuǎn)子13可以相對于定子11旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子13達(dá)到同 步速度，則產(chǎn)生由永磁體13d導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩和由轉(zhuǎn)子13的特定結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的磁 阻轉(zhuǎn)矩以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子13。
然而，當(dāng)在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)LSPM同步電動(dòng)機(jī)10中切換磁通的極 性時(shí)，即，當(dāng)在圖2所示的部分"a"中切換永磁體13d的極性時(shí)， 一般會(huì) 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象，其中圖2示出了取決于轉(zhuǎn)子13的旋轉(zhuǎn)角而在轉(zhuǎn)子13 中感應(yīng)的二次電壓。這種轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象導(dǎo)致轉(zhuǎn)子13振動(dòng)，這可能會(huì)產(chǎn)生噪 聲并因此降低效率。
因此， 一直需要這樣一種新式LSPM同步電動(dòng)機(jī)，其可以抑制LSPM同 步電動(dòng)機(jī)10中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象，由此使振動(dòng)和噪聲最小化并改善LSPM 同步電動(dòng)機(jī)的效率
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于LSPM同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其能夠 防止在LSPM同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象，從而可以使振動(dòng)和噪 聲最小化并可以改善LSPM同步電動(dòng)機(jī)的效率。 技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子鐵心，其具有中央部分和周邊部分，其中在所述中央部分處形成軸孔，
并且沿著所述周邊部分設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體；多個(gè)永磁體，其設(shè)置在所述軸孔周 圍的所述轉(zhuǎn)子鐵心的一部分處；以及至少一個(gè)第一脈動(dòng)抑制導(dǎo)體，其形成 在所述轉(zhuǎn)子鐵心的極性切換區(qū)處，所述極性切換區(qū)位于兩個(gè)相鄰永磁體的 兩個(gè)相反極之間，從而減輕在所述轉(zhuǎn)子鐵心中感應(yīng)出的感應(yīng)電壓的極性切 換，以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。 有益效果
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，顯著減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象，由此抑制了振動(dòng)和 噪聲并改善了 LSPM同步電動(dòng)機(jī)的效率。


通過以下結(jié)合附圖給出的對優(yōu)選實(shí)施例的描述，可以明了本發(fā)明的以 上和其他目的和特征，在附圖中
圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)直接起動(dòng)永磁(LSPM)同步電動(dòng)機(jī) 的主要部分的平面圖2給出了曲線圖，其示出了在常規(guī)LSPM同步電動(dòng)機(jī)中感應(yīng)出的二次
電壓的本征切換；
圖3提供了平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于LSPM同步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子；
圖4示出了平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于LSPM同步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子；
圖5描繪了平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于LSPM同步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子；
圖6給出了平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的用于LSPM同步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子；以及
圖7描繪了曲線圖，其示出了在根據(jù)本發(fā)明的LSPM同步電動(dòng)機(jī)中感應(yīng)
出的二次電壓的本征切換。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，從而使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地實(shí)施本發(fā)明。然而，應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明不限于優(yōu) 選實(shí)施例，并且可以以各種方式變化。
參考圖3，提供了一幅平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于 直接起動(dòng)永磁(LSPM)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第一 實(shí)施例的用于LSPM同步電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子組件100被安裝在定子11之內(nèi)(參 見圖1)，在轉(zhuǎn)子組件100和定子11之間配置有間隙，使得轉(zhuǎn)子組件100可 以在定子11中旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子組件100包括轉(zhuǎn)子鐵心110、多個(gè)永磁體120和一對脈動(dòng)抑制導(dǎo)體 130，轉(zhuǎn)子鐵心110具有中央部分和周邊部分，其中軸孔lll形成在中央部 分處，沿周邊部分插入多個(gè)導(dǎo)體114;多個(gè)永磁體120被插入在軸孔111周 圍的轉(zhuǎn)子鐵心110中；脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130被配置成在極性切換區(qū)處垂直插 入到轉(zhuǎn)子鐵心110中。極性切換區(qū)位于兩個(gè)相鄰永磁體120的相反極之間。
軸孔111垂直形成在轉(zhuǎn)子鐵心110的中央部分處，可以將軸13a (參見 圖1)插入并固定到軸孔111中。沿轉(zhuǎn)子鐵心110的周邊部分形成多個(gè)導(dǎo)體 插入孔113，每兩個(gè)相鄰導(dǎo)體插入孔113可以彼此等距間隔。每個(gè)導(dǎo)體114 包括諸如Al之類的具有極好導(dǎo)電性的材料，并利用壓鑄技術(shù)或類似技術(shù)將 每個(gè)導(dǎo)體114插入并固定到其對應(yīng)的導(dǎo)體插入孔113中。
將多個(gè)磁體安裝孔112垂直形成在軸孔111周圍的轉(zhuǎn)子鐵心110處， 用于通過所述多個(gè)磁體安裝孔112安裝相應(yīng)的永磁體120。優(yōu)選地，磁體安 裝孔112和插入其中的永磁體120相對于軸孔111彼此對稱。更優(yōu)選地， 磁體安裝孔112和插入其中的永磁體120彼此等間距。
脈動(dòng)抑制導(dǎo)體插入孔115在轉(zhuǎn)子鐵心110的極性切換區(qū)處垂直形成在 轉(zhuǎn)子鐵心110中，用于通過其安裝脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130。
可以利用對硅鋼片的堆疊處理或利用對軟磁粉的壓制處理來形成轉(zhuǎn)子 鐵心IIO。
為了利用軟磁粉的壓模處理來制造轉(zhuǎn)子鐵心110，在壓模設(shè)備中提供模
制空間，其具有對應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心110的形狀；用軟磁粉填充該模制空間；
并使用諸如沖頭等沖擊施加構(gòu)件對軟磁粉進(jìn)行壓制以同時(shí)形成軸孔111、磁
體安裝孔112、導(dǎo)體插入孔113和脈動(dòng)抑制導(dǎo)體插入孔115。
用于制造轉(zhuǎn)子鐵心110的軟磁粉可以包括鐵基顆粒，分別涂覆它們，
7從而使其彼此電隔離。在壓制處理中，如有必要，可以向軟磁粉中加入潤 滑劑和/或粘合劑。
對軟磁粉的壓制處理允許將轉(zhuǎn)子鐵心110配置成具有三維形狀的軟磁 復(fù)合體(SMC)。這樣一來，與具有層壓的相同形狀的硅鋼片的堆疊結(jié)構(gòu)的 常規(guī)轉(zhuǎn)子鐵心不同，在根據(jù)本發(fā)明的軟磁復(fù)合體的轉(zhuǎn)子鐵心110中可以實(shí) 現(xiàn)更高的自由度，從而根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)具有各種形狀的脈動(dòng)抑制導(dǎo)體 插入孔115以及磁體安裝孔112和導(dǎo)體插入孔113。
將用于產(chǎn)生磁通的永磁體120插入到轉(zhuǎn)子鐵心110的相應(yīng)磁體安裝孔 112中，使得它們能夠繞軸孔111固定到轉(zhuǎn)子鐵心110中。
脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130由諸如Al等具有極好導(dǎo)電性的材料制成。與導(dǎo)體114 不同的是，向通向極性切換區(qū)的轉(zhuǎn)子鐵心110的每個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體插入孔 115中垂直插入一個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130，從而可以使借助于定子11 (參見圖 1)中感應(yīng)出的一次感應(yīng)電壓在轉(zhuǎn)子鐵心110中感應(yīng)的二次感應(yīng)電壓與永磁 體120產(chǎn)生的磁通交互作用，以生成感生電流，由此緩解了轉(zhuǎn)子鐵心110 中感應(yīng)的二次感應(yīng)電壓的極性切換，以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。
將脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130定位到位于兩個(gè)相鄰永磁體120的兩相反極之間 的轉(zhuǎn)子鐵心110的周邊部分。如果將具有四個(gè)永磁體120的轉(zhuǎn)子鐵心110 配置成具有如圖3所示的兩個(gè)極性切換區(qū)，則將兩個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130分 別定位到兩個(gè)極性切換區(qū)。
優(yōu)選地，每個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130具有比每個(gè)導(dǎo)體114大的橫截面面積， 以使脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130中感應(yīng)出的感生電流大于導(dǎo)體114中感應(yīng)出的感生 電流。如有必要，可以不提供分別位于要向其中插入脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130的 脈動(dòng)抑制導(dǎo)體插入孔115周圍的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體114。
如圖4所示，提供了橫截面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用 于LSPM同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子組件200。參考圖4，轉(zhuǎn)子組件200的轉(zhuǎn)子鐵心 210具有四個(gè)永磁體220，并且該轉(zhuǎn)子鐵心210被配置成具有四個(gè)極性切換 區(qū)，這四個(gè)極性切換區(qū)位于彼此相對的兩個(gè)相鄰永磁體220的兩相反極之 間。在這種情況下，向每個(gè)極性切換區(qū)安裝一個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體230，從而可 以將四個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體230分別定位在四個(gè)極性切換區(qū)。
如圖5所示，提供了橫截面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于LSPM同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子組件300?？梢栽诿總€(gè)極性切換區(qū)處安裝多個(gè)(例 如兩個(gè))脈動(dòng)抑制導(dǎo)體330，極性切換區(qū)位于兩個(gè)相鄰永磁體320的兩相反 極之間。脈動(dòng)抑制導(dǎo)體330的數(shù)量取決于在考慮到脈動(dòng)抑制導(dǎo)體330的材 料、橫截面面積等時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制比。
如圖6所示，提供了橫截面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的用 于LSPM同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子組件400?？梢詫⒏鞣N脈動(dòng)抑制導(dǎo)體(即，主要 脈動(dòng)抑制導(dǎo)體430和輔助脈動(dòng)抑制導(dǎo)體440)安裝在位于兩個(gè)相鄰永磁體 420的兩個(gè)相反極之間的每個(gè)極性切換區(qū)中，其中輔助脈動(dòng)抑制導(dǎo)體440位 于主要脈動(dòng)抑制導(dǎo)體430的外側(cè)。主要脈動(dòng)抑制導(dǎo)體430的橫截面形狀可 以不同于輔助脈動(dòng)抑制導(dǎo)體440的橫截面形狀。在本發(fā)明的第四實(shí)施例中， 每個(gè)主要脈動(dòng)抑制導(dǎo)體430具有比每個(gè)導(dǎo)體414大的橫截面面積，而每個(gè) 輔助脈動(dòng)抑制導(dǎo)體440具有比每個(gè)導(dǎo)體414小的橫截面面積。
在下文中，將詳細(xì)描述如上配置的LSPM同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的運(yùn)行。
在驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的LSPM同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，向纏繞在定子(參見圖1) 的線圈12 (參見圖1)供電會(huì)產(chǎn)生一次感應(yīng)電壓，這在轉(zhuǎn)子鐵心110、 210、 310和410中感應(yīng)出二次感應(yīng)電壓。此時(shí)，位于每個(gè)極性切換區(qū)(其位于兩 個(gè)相鄰永磁體120、 220、 320和420的兩相對極之間)的脈動(dòng)抑制導(dǎo)體130、 230、 330、 430和440減輕了在轉(zhuǎn)子110、 210、 310和410中感應(yīng)出的感應(yīng) 電壓的極性變化，即，減輕了在部分"b"中的感應(yīng)電壓V2的極性變化， 在部分"b"處，產(chǎn)生磁通的極性切換，如圖7所示。
盡管己經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將 理解，在不脫離如以下權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可 以做出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1、一種轉(zhuǎn)子組件，其包括轉(zhuǎn)子鐵心，其具有中央部分和周邊部分，其中在所述中央部分形成軸孔，且沿著所述周邊部分設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體；多個(gè)永磁體，其設(shè)置在所述軸孔周圍的所述轉(zhuǎn)子鐵心的一部分處；以及至少一個(gè)第一脈動(dòng)抑制導(dǎo)體，其形成于所述轉(zhuǎn)子鐵心的極性切換區(qū)處，所述極性切換區(qū)位于兩個(gè)相鄰永磁體的兩個(gè)相反極之間，從而減輕在所述轉(zhuǎn)子鐵心中感應(yīng)出的感應(yīng)電壓的極性切換，以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中每個(gè)脈動(dòng)抑制導(dǎo)體的橫截面 面積大于每個(gè)導(dǎo)體的橫截面面積。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，還包括至少一個(gè)第二脈動(dòng)抑制導(dǎo) 體，其被配置成插入到所述轉(zhuǎn)子鐵心中，其中所述至少一個(gè)第二脈動(dòng)抑制 導(dǎo)體位于所述至少一個(gè)第一脈動(dòng)抑制導(dǎo)體的外側(cè)，并且每個(gè)第二脈動(dòng)抑制 導(dǎo)體的橫截面面積小于每個(gè)導(dǎo)體的橫截面面積。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述至少一個(gè)第一脈動(dòng)抑制 導(dǎo)體設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵心的所述周邊部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述多個(gè)永磁體相對于所述 軸孔彼此成軸對稱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述永磁體中的每兩個(gè)相鄰 永磁體彼此等間距。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述至少一個(gè)第一脈動(dòng)抑制 導(dǎo)體被垂直插入到所述轉(zhuǎn)子鐵心中。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述轉(zhuǎn)子鐵心是利用對軟磁 粉的壓制處理形成的。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子鐵心，其具有中央部分和周邊部分，其中在所述中央部分形成軸孔，并且沿著所述周邊部分設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體；多個(gè)永磁體，其設(shè)置在所述軸孔周圍的所述轉(zhuǎn)子鐵心的一部分處；以及至少一個(gè)第一脈動(dòng)抑制導(dǎo)體，其形成于所述轉(zhuǎn)子鐵心的極性切換區(qū)處，所述極性切換區(qū)位于兩個(gè)相鄰永磁體的兩個(gè)相反極之間，從而減輕在所述轉(zhuǎn)子鐵心中感應(yīng)出的感應(yīng)電壓的極性切換，以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H02K17/26GK101523707SQ200680051386
公開日2009年9月2日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者申濫澈 申請人:株式會(huì)社大宇電子