具有非矩形转子磁体的电机的制作方法

本公开涉及混合动力电动车辆领域。更具体地，本公开涉及一种永磁转子的结构。

背景技术：

很多车辆在宽的车辆速度范围(包括前进运动和倒车运动两者)内使用。然而，某些类型的发动机只能在窄的速度范围内有效运行。因此，常采用能够在各种传动比下有效传递动力的变速器。当车辆速度低时，变速器通常以高传动比运行，使得发动机扭矩倍增以改善加速。车辆速度高时，以低传动比运行变速器使发动机速度与安静、节省燃料的巡航相关联。

为了减少燃料消耗，一些车辆包括混合动力传动系统，其利用储存的能量来补充内燃发动机产生的动力。这些动力传动系统使车辆在发动机关闭的情况下运行一部分时间，而其余时间在发动机更高效的扭矩水平下运行。混合动力传动系统还能够捕获否则将被制动系统散失的能量以供后续使用。

技术实现要素：

在一些实施例中，电机包括定子、转子和多个永磁体。转子被支撑为相对于定子旋转并且限定有多个磁体凹腔。多个永磁体中的每个磁体都具有非矩形体的平行六面体形式并且其净磁化方向不与磁体的任何表面垂直。磁体可被布置成内排和外排。每个磁体的外表面可斜向于或垂直于转子的径向定向。

在一些实施例中，电机包括定子、转子和多个永磁体。转子被支撑为相对于定子旋转并且限定有多个磁体凹腔。多个永磁体中的每个磁体都具有非矩形体的形式并且其净磁化方向与磁体的侧向表面平行且不与磁体的向外的表面垂直。磁体可被布置成内排和外排。每个磁体的外表面可斜向于或垂直于转子的径向定向。

一种车辆包括转子和多个永磁体。转子限定有永磁体插入其中的多个磁体凹腔。磁体具有非矩形体的平行六面体形式并且其净磁化方向不与磁体的任何表面垂直。净磁化方向可与磁体的侧向表面平行。所述车辆还可包括逆变器，所述逆变器被配置为在定子的绕组中产生交流电以建立使转子相对于定子旋转的磁场。所述车辆还可包括通过离合器选择性地连接到转子的内燃发动机。所述车辆还可包括多速变速器，所述多速变速器被配置为将转子可驱动地连接到车辆的车轮。

附图说明

图1是示出了混合动力车辆动力传动系统的示意图。

图2为永磁电机的剖面。

图3为图2中的电机的转子的一部分的详细视图。

图4为图2中的转子的永磁体和磁体凹腔的详细视图。

图5为图2中的转子的替代实施例的转子的一部分的详细视图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，并且可以以多种可替代形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。

图1示意性地示出了混合动力车辆动力传动系统。提供机械动力传输的连接以实线示出。提供电力流的连接以点线示出。短划线指示控制信号流。牵引电机10利用电池12中储存的电能来产生转矩。在某些运行模式下，牵引电机10可运行为产生电力，该电力随后被储存在电池12中以供后续使用。电力经由直流(dc)总线16在电池12和逆变器14之间传输。逆变器14调节施加到连接器18的交流(ac)电压的幅值和相位，其中，连接器18将逆变器14连接到电机10的绕组。牵引电机10的转子固定到变速器输入轴20。来自变速器输入轴20的动力通过变矩器22、齿轮箱24和差速器26被传递到车辆的车轮。

变矩器22包括与变速器输入轴20固定连接的泵轮和与齿轮箱24的输入固定连接的涡轮。每当泵轮旋转得比涡轮快时，变矩器22便将动力从泵轮传递到涡轮。变矩器22还可包括导轮，所述导轮使转矩倍增，使得涡轮上的转矩大于泵轮上的转矩。变矩器22还可包括锁止离合器，当不需要与泵轮和涡轮之间的液力动力传递相关联的打滑时，锁止离合器选择性地连接泵轮与涡轮，以实现更有效的动力传递。

齿轮箱24包括建立从齿轮箱输入轴到变速器输出轴的多个动力流路径的若干离合器和制动器。这些动力流路径具有不同的传动比。通过使一个或更多个离合器或制动器分离并使其它的离合器或制动器接合，变速器从一个动力流路径转换到另一个动力流路径。建立空挡模式，在空挡模式下，在齿轮箱输入和变速器输出之间不存在动力流路径。齿轮箱24还可包括驻车掣爪，该驻车掣爪可在车辆空闲时接合以保持变速器输出静止。

变速器输出轴与在左驱动轮28和右驱动轮30之间分配动力的差速器26连接。差速器允许(例如在车辆转弯时)在车轮之间存在轻微的速度差异。

内燃发动机36通过离合器32与变速器输入轴20选择性地连接。注意，变速器输入轴20延伸穿过牵引电机10。当离合器32接合时，发动机36和牵引电机10以相同速度旋转，并且变速器轴20上的转矩等于发动机36产生的转矩和牵引电机10产生的转矩的总和。在某些运行模式中，通过将牵引电机的转矩设置为零，发动机36可提供全部的推进动力。在其它运行模式下，电机可从电池12汲取电力来协助推进车辆。在其它的运行模式下，发动机可产生比推进所需的动力多的动力，其中，电机转移一部分动力来给电池12充电。当离合器32分离时，由牵引电机10提供全部的推进力。

动力传动系统由控制器34控制。控制器34可以是单个微处理器或多个通信的微处理器。控制器34通过加速踏板位置、制动踏板位置、挡位选择器位置(prndl)等接收来自驾驶员的指令。控制器还利用来自各种传感器的信号。控制器控制离合器32、变矩器的锁止离合器及齿轮箱24中的离合器和制动器的接合与分离。控制器还向发动机36发送指令并向逆变器14发送指令以控制电机10的转矩。

图2示出了电机10的剖面。电机10包括固定的定子38，固定的定子38具有均与绕组42相关联的一组定子极40。每个绕组连接到三个交流相中的一个。定子极围绕固定到变速器输入轴20的转子44。永磁体被有策略地布置在转子44中的凹腔内以磁化转子。这些磁体和凹腔在下面参考图3和图4更加详细地讨论。

绕组42中的电流在定子极40中产生磁场。定子极和转子之间的磁力在转子上施加转矩。转矩的大小取决于绕组中的电流和定子磁场相对于转子旋转位置的位置。逆变器14调节施加到定子绕组的电压以获得期望的电流大小，并调节电流相位角以相对于转子位置定位定子磁场。在发电期间，逆变器14将来自电机的交流电力转换为直流电力储存在电池12中。

在某些情况下，由定子产生的磁场可能会起到使永磁体退磁的作用。永磁体的任何退磁使未来的电机性能降低。

图3为转子44的一个转子极的详细视图。对于每个转子极，转子具有两个内凹腔46和两个外凹腔48。这些凹腔总体上斜向于转子的径向(径向是从转子轴线到转子周边的线)。磁体50容纳在每个凹腔中。每个磁体具有非矩形的平行四边形截面。磁体在转子轴向上具有恒定厚度，这样在三维中，磁体是非矩形体的平行六面体。图4示出了单个凹腔和永磁体。每个磁体具有向外的表面52和向内的表面54及两个侧向表面56和58。向外的表面52与向内的表面54平行。侧向表面56和58彼此平行但不与向外的表面52垂直。磁体的净磁化方向由60指示。净磁化方向不与任何磁体表面垂直。净磁化方向可与侧向表面56平行。

发明人已经发现，当净磁化方向不与向外的磁体表面垂直时不太可能发生退磁。利用这种磁化方向允许在给定应用中采用更薄的磁体而不经历退磁。使磁化方向与侧向表面平行允许磁体从条形磁体上被切下，从而使制造简化。

图5示出了转子中的磁体的替代布置。与图2和图3的实施例中两个斜向的外凹腔不同，单个磁体外凹腔48＇与转子的径向垂直地定向。在该外凹腔中磁体的净磁化方向斜向于转子的径向。在其它替代实施例中，内排的磁体凹腔可垂直于转子径向。其它替代实施例可以只有一排磁体凹腔，其可斜向于或垂直于转子径向定向。

尽管上面描述了示例性的实施例，但并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可以组合各种实现的实施例的特征，以形成本发明的进一步的实施例。