具有带轴向磁通磁体板的径向辐条式转子的转矩常数可变的电机及其方法与流程

本公开的领域总体上涉及转矩常数可变的电动马达，更具体地涉及具有轴向磁通磁体板的径向嵌入式永磁体转子以及增加磁通密度和比转矩的方法。

背景技术：

1、径向磁通电机通常包括定位在转子芯内的辐条式永磁体，通常称为内置式永磁体转子。转子由多个叠片和周向间隔开的极形成。在相邻的极之间形成有槽，并且辐条式磁体被插入到槽中。为了进一步提高马达的效率，并防止磁通泄漏穿过叠片，转子可包括定位在辐条式磁体上方和下方的轴向磁体。磁通泄漏穿过叠片极并从转子轴向地辐射出去，这可能在附近的导电结构中感应出涡流。泄漏磁通虽然相对较小，但会引起显著的涡流损耗，这在操作期间对电机的转矩和效率都具有不利影响。

2、具有固定的电子驱动电流容量的转矩常数恒定的马达通常被配置为在低速下提供高转矩，或者在高速下提供低转矩，但不是两者都提供。这种限制要求定子绕组针对特定速度和转矩进行定制，从而导致制造复杂性或使电子驱动器尺寸过大，以便为高转矩需求的情况提供更多电流，从而导致成本增加。

3、传统的永磁马达被配置成在高达基本速度限值的速度范围内施加输出转矩。当旋转速度增加时，速度与马达中反电动势的电势增加直接相关。因此，反电动势受到诸如磁通密度、绕组配置和旋转速度的特性的限制。随着永磁马达的旋转速度增加，反电动势将逐渐增加，直到达到马达的最大反电动势，在该点处转子将不再会运行得更快。因此，反电动势和基准rpm速度限制了动态rpm范围。

4、传统的转矩常数恒定的马达被配置和绕线成在低速下提供高转矩或在低转矩下提供高速。传统的转矩常数可变的马达包括用于改变转矩常数的装置，以便可以在较低的速度下获得较高的转矩。例如，连接到马达的固定的减速传动比可以被配置成用于启动或加速期间的高转矩-低速，以及在正常操作期间的低转矩-高速。这种结构需要附加的部件、更大的空间外壳和增加的成本。

5、因此，在本领域中需要在宽的速度范围上具有高转矩能力的高效率电机。

技术实现思路

1、在一个实施例中，描述了一种用于径向磁通电动马达组件中的转子组件。转子组件包括与转子芯联接的可旋转的转子轴，转子芯包括围绕转子轴的中心轴线周向间隔开的多个转子极，其中所述转子芯包括以与所述多个转子极交替的方式间隔开的多个芯磁体；以及，至少一个端板，其连接到所述可旋转的转子轴，所述至少一个端板定位在所述转子芯上方，其中所述至少一个端板包括联接到所述至少一个端板的多个端部磁体。当转子组件处于平衡时，所述多个端部磁体定位在芯磁体上方，其中所述转子组件在处于平衡时具有第一转矩常数，其中所述多个端部磁体能在所述转子组件被施加转矩时相对于芯磁体旋转，其中在转子组件被施加转矩时，转子组件具有中间转矩常数。

2、在另一个实施例中，描述了一种电动马达组件。所述电动马达组件包括：定子组件，其包括定子芯和多个绕组；以及转子组件，其包括转子芯，该转子芯包括围绕可旋转的转子轴的中心轴线周向间隔开的多个转子极，其中所述转子芯包括以与所述多个转子极交替的方式间隔开的多个芯磁体；至少一个端板，所述至少一个端板连接到所述可旋转的转子轴，所述至少一个端板定位在所述转子芯上方，其中所述至少一个端板包括联接到所述至少一个端板的多个端部磁体。当转子组件处于平衡时，所述多个端部磁体定位在芯磁体上方，其中所述转子组件在处于平衡时具有第一转矩常数，其中在转子组件被施加转矩时，所述多个端部磁体能够相对于芯磁体旋转，其中在转子组件被施加转矩时，转子组件具有中间转矩常数。

技术特征：

1.一种用于径向磁通电动马达组件的转子组件，所述转子组件包括：

2.根据权利要求1所述的转子组件，其中，所述多个端部磁体包括联接到所述至少一个端板中的第一端板的第一组的多个端部磁体和联接到所述至少一个端板中的第二端板的第二组的多个端部磁体。

3.根据权利要求2所述的转子组件，其中，所述第一组的多个端部磁体包括具有第一极性的第一子组的端部磁体和具有与所述第一极性相反的第二极性的第二子组的端部磁体，其中所述第一子组的端部磁体以与所述第二子组的端部磁体交替的方式间隔开。

4.根据权利要求1所述的转子组件，其中，每个端部磁体覆盖所述多个转子极中的一个转子极与所述多个芯磁体中的与该一个转子极相邻的芯磁体之间的界面。

5.根据权利要求1所述的转子组件，还包括毂组件，所述毂组件具有内毂和围绕所述内毂的鼓筒，所述内毂联接到所述可旋转的转子轴并且能够与所述可旋转的转子轴一起旋转，并且所述鼓筒能够相对于所述内毂旋转，所述内毂连接到所述至少一个端板，并且所述鼓筒连接到所述转子芯。

6.根据权利要求5所述的转子组件，其中，所述鼓筒能够相对于所述内毂旋转一转子内角度，所述转子内角度限定所述多个端部磁体相对于所述芯磁体移动的角度，从而改变通量在所述多个端部磁体和所述多个芯磁体之间流动的路径。

7.根据权利要求6所述的转子组件，其中，当所述鼓筒相对于所述内毂从平衡状态旋转所述转子内角度时，所述转子组件提供第二转矩常数。

8.根据权利要求7所述的转子组件，其中，所述内毂包括从所述内毂的外表面延伸的至少一个突片，并且所述鼓筒包括部分地延伸穿过所述鼓筒的内侧壁的至少一个径向凹部，所述至少一个突片构造成在所述至少一个径向凹部内旋转，使得所述内毂相对于所述鼓筒旋转。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其中，所述至少一个径向凹部是具有一弧角的弧，其中，所述转子内角度是所述弧角的一半。

10.根据权利要求9所述的转子组件，其中，所述至少一个径向凹部限定第一止挡部和第二止挡部，所述至少一个突片能够在所述第一止挡部与所述第二止挡部之间旋转，其中，所述至少一个突片在平衡状态时等距地保持在所述第一止挡部与所述第二止挡部之间。

11.根据权利要求10所述的转子组件，其中，在可旋转的转子被施加转矩时，所述至少一个突片朝向所述第一止挡部或所述第二止挡部旋转，其中，在释放施加到所述可旋转的转子上的转矩时，所述至少一个突片返回至平衡状态。

12.根据权利要求11所述的转子组件，其中，在所述可旋转的转子被施加转矩时，所述转矩常数从处于平衡时的所述第一转矩常数增加到第二转矩常数或中间转矩常数，所述第二转矩常数大于所述第一转矩常数，并且所述中间转矩常数大于所述第一转矩常数且小于所述第二转矩常数。

13.根据权利要求12所述的转子组件，所述至少一个突片能相对于所述至少一个径向凹部被机械地保持，使得所述转子组件具有固定的转矩常数。

14.根据权利要求13所述的转子组件，其中，所述鼓筒能通过联接到所述鼓筒的固定销相对于所述内毂被机械地保持，所述固定销延伸穿过所述端板中的至少一个端板的径向槽。

15.根据权利要求14所述的转子组件，其中，所述固定销机械地紧固至所述端板中的至少一个端板。

16.一种电动马达组件，包括：

17.根据权利要求16所述的电动马达组件，还包括毂组件，所述毂组件具有内毂和围绕所述内毂的鼓筒，所述内毂联接到所述可旋转的转子轴并且能够与所述可旋转的转子轴一起旋转，所述鼓筒能够相对于所述内毂旋转，所述内毂连接到所述至少一个端板，所述鼓筒连接到所述转子芯。

18.根据权利要求17所述的电动马达组件，其中，所述鼓筒能够相对于所述内毂旋转一转子内角度，所述转子内角度限定所述多个端部磁体相对于所述芯磁体移动的角度，从而改变用于通量在所述多个端部磁体和所述多个芯磁体之间流动的路径。

19.根据权利要求18所述的电动马达组件，其中，在所述鼓筒相对于所述内毂从平衡状态旋转所述转子内角度时，所述转子组件具有第二转矩常数。

20.根据权利要求19所述的电动马达组件，其中，所述内毂包括从所述内毂的外表面延伸的至少一个突片，并且所述鼓筒包括部分地延伸穿过所述鼓筒的内侧壁的至少一个径向凹部，所述至少一个突片构造成能在所述至少一个径向凹部内旋转，使得所述内毂相对于所述鼓筒旋转，其中，

技术总结
本公开的实施例涉及一种用于径向磁通电动马达组件中的转子组件，该径向磁通电动马达组件具有可相对于端部磁体旋转的芯磁体，使得转子组件的转矩常数变化。当转子组件处于平衡时，多个端部磁体定位在芯磁体上方，并且转子组件在处于平衡时具有第一转矩常数。多个端部磁体可在对转子组件施加转矩时相对于芯磁体旋转。

技术研发人员：M·蒂勒,G·海因斯,D·J·帕特森
受保护的技术使用者：雷勃澳大利亚私人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15