本申请总体上涉及用于电机的转子设计。
背景技术：
电动化车辆包括用于提供使车辆移动的推进力中的一些或全部的电机。电机由电源(诸如电池)供电。由于电池只能存储有限量的能量，因此可将电机设计为以最有效的方式使用该能量。为车辆应用选择电机可能会考虑尺寸、效率和扭矩能力。减小尺寸、增大扭矩能力并提高电机效率的特征可带来车辆的提高的性能。
技术实现要素：
一种用于电机的转子包括芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定大体v形的凹穴。所述转子还包括固化混合物，所述固化混合物填充所述凹穴并且包括粘合剂和磁粉，所述固化混合物具有某一体积比，所述体积比随着垂直于将所述凹穴二等分的中心线的距离的增大而增大，使得对于单位体积的所述固化混合物，随着所述距离的增大，所述磁粉的体积相对于所述粘合剂的体积增大，其中对于所述距离的小于预定距离的值，所述体积比的值小于预定比率，使得所述固化混合物在所述距离的小于所述预定距离的所述值处的屈服强度至少等于所述叠片的屈服强度。
所述预定距离可由凹穴的外边缘限定。所述磁粉可为各向异性磁粉，并且所述各向异性磁粉的晶粒可为对准的。所述叠片还可在所述中心线附近限定至少一个保持特征，以在中心桥区域内提供附加表面区以供所述固化混合物粘附。所述粘合剂可为环氧树脂、树脂和热固性塑料中的一者。在一些配置中，在大于所述预定距离的距离处，所述固化混合物中的至少一些的所述体积比可超过60％。
一种用于电机的转子包括：多个烧结磁体；以及芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定凹穴，所述凹穴被配置为接纳成对的所述烧结磁体并且在成对的所述烧结磁体之间限定中心空腔。所述转子还包括固化混合物，所述固化混合物填充所述中心空腔并且包括环氧树脂和磁粉，所述固化混合物具有由所述磁粉的体积与所述环氧树脂的体积限定的体积比，所述体积比是预定比率，使得所述固化混合物的屈服强度至少等于所述叠片的屈服强度。
所述体积比可随着距所述烧结磁体的距离的减小而增大。所述叠片还可在所述中心空腔内限定至少一个保持特征，以在所述中心空腔内提供附加表面区以供所述固化混合物粘附。所述至少一个保持特征可限定在所述毂部分上的至少一个表面，使得所述保持特征的一部分是在所述固化混合物中的至少一些与所述磁极部分之间。所述磁粉可为各向同性粉。所述磁粉可为各向异性粉，并且所述各向异性粉的晶粒可为对准的。
一种用于电机的转子包括芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定凹穴。所述转子还包括第一固化混合物，所述第一固化混合物填充中心区域，所述中心区域被限定为垂直于所述凹穴的将所述凹穴二等分的中心线的预定距离，并且所述第一固化混合物包括粘合剂和磁颗粒，所述第一固化混合物具有由所述磁颗粒的体积与所述粘合剂的体积限定的第一体积比。所述转子还包括第二固化混合物，所述第二固化混合物填充所述凹穴的剩余体积并且包括所述粘合剂和所述磁颗粒，所述第二固化混合物具有第二体积比。
所述第一体积比可小于所述第二体积比，使得所述第一固化混合物具有大于所述第二固化混合物的屈服强度。所述第二体积比可为至少60％。所述磁颗粒可为各向同性粉。所述磁颗粒可为各向异性粉，并且所述各向异性粉的晶粒可为对准的。所述第一体积比可为致使所述第一固化混合物实现大于由所述转子的旋转引起的最大径向应力的屈服强度的预定比率，并且所述第一固化混合物在所述最大径向应力下的弹性变形小于预定径向变形。所述粘合剂可为环氧树脂、树脂和热固性塑料中的一者。所述第一体积比可为致使所述第一固化混合物实现至少等于所述叠片的屈服强度的屈服强度的预定比率。
附图说明
图1描绘了电机的可能配置。
图2a是转子叠片的俯视图的示例。
图2b是由一堆转子叠片构造成的转子的侧视图的示例。
图3是局部转子和定子叠片的示例。
图4示出了转子的包括磁体之间的桥区域的一部分。
图5示出了转子的包括磁体之间的改造后的桥区域的一部分。
图6示出了转子的包括具有粘合剂和磁颗粒的固化混合物的桥区域的一部分。
图7示出了转子的在桥区域中包括第三磁体并包括粘合剂和磁颗粒的固化混合物的一部分。
图8示出了转子的其中烧结磁体由粘合剂和磁颗粒的固化混合物代替的一部分。
图9示出了转子的其中烧结磁体由具有不同的磁颗粒与粘合剂体积比的固化混合物区段代替的一部分。
具体实施方式
本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可采取各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实现方式可能需要对与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
参考图1，电动车辆或混合动力电动车辆可包括用于推进车辆的电机100。取决于工况，电机100可充当马达和/或发电机。电机100可为永磁ac机器。尽管被描述为用于车辆的电机，但电机100可用于广泛的应用中。
电机100可包括具有多个叠片(未示出)的定子110。叠片中的每一个包括正面和背面。当堆叠时，正面和背面抵着相邻的背面和正面设置以形成定子芯110。叠片中的每一个可为环形的并且限定中空的中心。每个叠片还包括外径(或外壁)和内径(或内壁)。外径协作以限定定子芯110的外表面，并且内径协作以限定空腔。
每个叠片可包括朝向内径径向地向内延伸的多个齿。相邻的齿协作以限定槽。叠片的齿和槽彼此对准以限定定子槽，所述定子槽在相对的端面102之间延伸穿过定子芯110。端面102限定芯110的相对端，并且可由定子芯110的第一个叠片和最后一个叠片形成。多个绕组(也被称为线圈、导线或导体)106缠绕在定子芯110周围，并且设置在定子槽内。绕组106可设置在绝缘材料(未示出)中。绕组106的部分大体上沿着定子槽在轴向方向上延伸。在定子芯的端面102处，绕组可弯曲以围绕定子芯110的端面102周向地延伸，从而形成端绕组114。绕组106可为分布型绕组或可为集中型绕组。
转子124设置在空腔内并且被支撑以相对于定子110旋转，所述定子通常为静止部件。转子124包括可由多个堆叠的叠片120形成的转子芯126。叠片120通常是钢板，但可由具有高磁导率的任何材料形成。叠片120中的每一个可在凹穴区域104中限定一个或多个磁体凹穴，所述凹穴区域将每个叠片120分为中心毂部分118和在转子芯126的周边122附近围绕毂部分118沿周向布置的磁极部分121。多个磁体可嵌入转子芯126的凹穴区域104中，其中每个磁体设置在形成于凹穴区域104中的凹穴中并且轴向地延伸穿过转子芯126。磁体的布置和位置限定转子124的多个磁极。
转子124可被支撑在轴108上并且定位在定子110内部，使得在转子124与定子110之间形成气隙116。当将电流供应到定子110时，在定子110中形成旋转磁场，从而产生扭矩并且使转子124在定子110内自旋。轴108被配置为将扭矩输出到另一个部件，诸如齿轮箱。
图2a示出了示例转子叠片238，并且图2b示出了定子222和转子220配置的侧视图，所述配置具有以轴向堆叠关系布置的多个转子叠片238和多个定子叠片236。转子叠片238可限定圆形的中心开口260以容纳驱动轴，所述驱动轴具有可接纳驱动键262的键槽。转子叠片238可限定多个磁体开口242，所述多个磁体开口相对于成对相邻的磁体开口242而对称地设置。
对应于转子的磁极的多个转子扇区224可由从中心旋转轴线270发散到转子叠片238的外表面250的多根极间轴线(例如，280、284)限定。扇区224中的每一个可包括一对磁体开口242。极间轴线(例如，280、284)可定位在成对相邻的磁体开口242之间的中途。应注意，图2a仅示出两个可能的极间轴线280、284并且未示出所有可能的极间轴线。图2b示出了沿着中心轴线270堆叠的一系列轴向堆叠的转子叠片238，转子220被配置为围绕所述中心轴线旋转。
图3示出了转子220和定子222的可能的结构的局部径向横截面图。在图3中示出了局部定子叠片236和局部转子叠片238。转子叠片238和定子叠片236可由铁合金构成。小气隙240位于定子叠片236的内周边与转子叠片238的外周边250之间。定子叠片236可限定径向延伸的开口234以接纳定子导体或相接线。
转子叠片238可在每个转子叠片238的外周边250附近限定对称地定位的磁体开口242。每个磁体开口242可被配置为接纳磁体244。磁体开口242可将转子叠片238的扇区或磁极中的每一个分离为中心毂部分264和磁极部分266。取决于设计选择，可在给定设计中使用任何数量的叠片。转子叠片238和定子叠片236可沿旋转轴线270以堆叠进行布置。轴向堆叠的转子叠片238和磁体244可限定围绕轴线270分布的多个磁极。
定子222可具有设置在径向延伸的开口234中以形成绕组的导体。定子222可由以下项构成：由定子叠片236的堆叠制成的铁芯，以及承载激励电流的导体的绕组布置。流过定子绕组的电流产生定子电磁通量。可通过调整流过定子绕组的电流的大小和频率来控制定子通量。由于定子绕组被包含在开口234中而不是沿着定子的内圆周呈均匀的正弦分布，因此定子通量中可能存在谐波通量。
转子220可由以下项构成：由转子叠片238的堆叠制成的铁芯，以及插入由铁芯限定的凹穴或空腔242内的多组永磁体244。转子220中的永磁体244可产生转子电磁通量。由于离散的永磁体的形状和尺寸，转子通量可包括谐波通量。定子通量和转子通量可分布在气隙240中。定子通量与转子通量之间的相互作用致使转子220围绕轴线270旋转。
转子220的磁极可在几何上限定为对应于由转子叠片238限定的扇区224。磁极中的每一个可由扇区224表示。磁极位置通常可由中心磁极轴线282限定，所述中心磁极轴线沿着构成一对的相邻的磁体开口242之间的中点从轴线270朝向转子220的外表面250径向地延伸。极间轴线(例如，280、284)可在相邻的磁极之间从轴线270朝向转子238的外表面250径向地延伸。两个相邻的磁极之间的角距离可限定磁极距参数。转子的两个相邻的磁极之间的周向转子表面250上的弧长可被称为磁极距。可在相邻的中心磁极轴线282之间围绕外转子表面250周向地测量磁极距。每个磁极可在转子220的外圆周表面250上具有相关联的表面区。每个磁极可由相邻的极间轴线280、284之间的表面上的弧长表示。
图4示出了转子中心桥配置400的局部视图，其示出了其中磁体244插入磁体开口242中的转子叠片238。转子的磁极可由可被定向成形成成对v形的磁体244限定。图4进一步突出了转子叠片238的几个区域。磁极部分406可包括转子叠片238的在外表面250与磁体开口242之间的那部分。毂部分408可包括转子叠片238的在磁体开口242与中心轴线270之间的那部分。可为转子的每个磁极限定磁极部分406和毂部分408。外桥区域402可被限定在外表面250与磁体开口242的最靠近外表面250的部分之间。内桥或中心桥区域404可被限定为相邻的磁体开口242之间的在磁体开口之间的距离最小的区中的某一区域。中心桥区域404可包括将相邻的磁体开口242分隔开的材料。外桥区域402和中心桥区域404有助于在转子自旋时维持所述转子的结构完整性。例如，中心桥区域404将中心毂部分408固定到磁极部分406。外桥区域402和中心桥区域404还产生磁短路，这会导致电机产生的扭矩减小。
在图4的配置中，构成中心桥区域404的材料可具有由所使用的材料类型限定的某些性质。例如，转子叠片238可由电工钢片形成。例如，可根据美国钢铁协会(aisi)和汽车工程师协会(sae)标准对电工钢进行分等级。用于电机的典型的等级包括钢号m-15至m-47。电工钢可基于期望的磁性质而选择，并且可通过某些参数来表征。例如，参数可包括屈服强度和抗拉强度。屈服强度可被定义为材料开始塑性变形时施加的应力的量。也就是说，所施加的所述量的力或应力致使材料变形，使得在力或应力被去除之后，所述材料不会恢复至其原始形状。抗拉强度可被定义为被施加来致使材料断裂的应力的量。例如，马达中使用的电工钢可具有300n/mm2的屈服强度和400n/mm2的抗拉强度。所述参数适用于中心桥区域404，因为随着转子旋转，中心桥区域404会受到力或应力。中心桥区域404可能会受到由转子的旋转引起的最大径向应力。稳妥的设计可确保中心桥区域404能够处理由电机的操作引起的最大应力量。此外，中心桥区域404可能会经受因转子的旋转所引起的径向应力所致的弹性变形。材料的确切的屈服强度和抗拉强度取决于钢配方和任何可施加的加工硬化或其他处理。
本文中公开了转子配置，其中重新限定中心桥区域404以消除通量泄漏限制。图5示出了第一转子配置500。第一中心桥转子配置500可由转子叠片506构成，所述转子叠片由铁合金构造成并且轴向地堆叠。转子叠片506可限定空腔或凹穴514，所述空腔或凹穴被配置为接纳成对的磁体244。转子叠片506可被构造成使得形成包括用于插入一对磁体244的区域的凹穴514。凹穴514还可被限定为在磁体244之间的中心桥区域中没有叠片材料，以改进通量泄漏。凹穴514的未接纳磁体244的区可填充有包括粘合剂和磁颗粒的固化混合物510。固化混合物510可被称为掺杂的粘合剂混合物，并且磁颗粒与粘合剂的体积比不受限制。固化混合物510的粘合剂可包括树脂、环氧树脂或热固性塑料。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到凹穴514的空的区域中并固化到硬化状态(例如，固化混合物510)。固化混合物510中磁颗粒的存在允许中心桥区域成为转子的通量产生部分。
空腔或凹穴514还可限定一个或多个保持特征。保持特征可包括突出部502和/或凹入部504。突出部502和凹入部504可形成于中心桥区域中。突出部502和凹入部504可由间隙分隔开。在所述示例中，突出部502从转子叠片506的毂部分508延伸。凹入部504可被限定为转子叠片506的磁极部分505的一部分。
突出部502和凹入部504可被限定来为填充凹穴514以维持结构完整性的固化混合物510提供附加粘结表面。突出部502和凹入部504可有助于加强中心桥区域。突出部502可大体上被成形为形成从毂部分508或磁极部分505延伸的狭窄部分，以及在接近间隙的远端处的较宽部分。在所述示例中，突出部502是t形的。凹入部602可被成形为带有三条边的梯形或不完整的椭圆形。在其他配置中，保持特征可为两个突出部特征、两个凹入部特征或其任何组合。保持特征可限定在毂部分508上的至少一个表面，使得保持特征的一部分是在固化混合物510的至少一些与磁极部分505之间。保持特征也可限定在磁极部分505上的至少一个表面，使得保持特征的一部分是在固化混合物510的至少一些与毂部分508之间。
磁体244可为烧结磁体。烧结磁体可由被压缩来形成磁体的磁粉形成。磁体244可插入到凹穴514中。磁体244可为预成型的并且插入到凹穴514中。
固化混合物510可包括与磁颗粒混合的粘合剂(例如，环氧树脂、树脂、或热固性塑料)。磁颗粒可为硬磁粉。一旦材料被磁化，硬磁材料就可抵抗去磁化。固化混合物510中的磁颗粒的量可改变混合物的磁性质。添加硬磁粉还可增强粘合剂的机械强度。然而，将粘合剂含量降低到低于阈值可能会导致较低的屈服强度。
磁颗粒/磁粉可包括快淬薄片、快淬粉、氢歧化脱附复合(hddr)粉和/或经处理的烧结磁体。可使用各种永磁材料(例如，nd-fe-b、sm-fe-n)。磁粉可为各向同性或各向异性粉。对于各向异性粉，各向异性磁粉的晶粒可在固化过程之前或期间在磁场下对准。例如，可在固化过程之前将磁场施加预定时间以使磁颗粒的晶粒对准。在其他情况下，可在固化过程期间施加磁场。可在固化或插入期间施加磁场以使各向同性粉和各向异性粉两者中的颗粒磁化。固化混合物510的磁强度可随混合物中磁颗粒的体积线性地增大。粘合剂和磁颗粒可通过传递成型或注塑成型混合并设置在凹穴内。其他填充方法也是适用的。
屈服强度和抗拉强度可能会受到磁颗粒与粘合剂的体积比的影响。零体积比将不包括磁体颗粒(例如，仅存在粘合剂)并且不会展现出增强的磁性质。100％体积比将不包括粘合剂(例如，仅存在磁颗粒)并且可能不会具有可接受的机械性质。固化混合物510的屈服强度可随体积比而变化。磁体颗粒与粘合剂的体积比可被选择为阈值比，所述阈值比对应于固化混合物510的大于预定屈服强度的屈服强度。在一些示例中，预定屈服强度可为大于由转子的旋转引起的最大径向应力的值。预定屈服强度可被选择为超过最大径向应力达预定因子或余量。在其他示例中，预定屈服强度可被选择为至少等于电工钢中心桥的屈服强度的屈服强度。预定屈服强度可被选择为使得中心桥区域将与具有传统中心桥的转子一样表现。固化混合物510可提供足够程度的结构完整性以防止转子在操作期间变形，同时还改进磁特性。体积比还可被选择为使得在最大径向应力下的弹性变形量小于预定径向变形。预定径向变形可为
可注意到，体积比可能存在上限，因为将体积比增大到高于阈值可能会导致屈服强度降低。例如，在100％磁颗粒的情况下，屈服强度可能是小的值，因为没有粘合剂将磁颗粒粘附到叠片。另外，可能存在满足屈服强度条件的一定范围的体积比。可通过进一步考虑磁性质和/或其他性能性质来选择体积比。例如，去除内桥可能会导致电机的峰值扭矩额定值增加约5％。各向异性粉可使峰值扭矩在体积比每增加20％时就额外增加3％。各向同性粉可使峰值扭矩在体积比每增加20％时就额外增加2％。体积比可被选择为平衡峰值扭矩和屈服强度参数。
在下文中描述的配置可包括如本文先前所述的固化混合物。另外，接下来的配置还可包括如本文先前所述的中心桥区域中的保持特征的任何组合。在以下配置中类似地标记的特征可类似于上文描述的特征。
图6示出了可能的尺寸减小的磁体转子配置600。转子配置600可由转子叠片606构成，所述转子叠片由铁合金构造成并且轴向地堆叠。转子叠片606可限定空腔或凹穴，所述空腔或凹穴被配置为接纳成对的磁体644。转子叠片606可限定毂部分608和磁极部分605。转子叠片606可被构造成使得形成包括用于插入一对烧结磁体644的区域的凹穴。中心空腔或中心凹穴614可被限定在成对的磁体644之间，并且可填充有固化混合物610。例如，固化混合物610可包括磁颗粒分布遍及其中的树脂、环氧树脂或热固性塑料。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到凹穴614的空的区域中并固化到硬化状态。空腔或凹穴还可限定如关于图5所讨论的一个或多个保持特征(未示出)，以在中心空腔614内提供附加表面区以供固化混合物610粘附。
在这种配置中，可减小烧结磁体644的尺寸。在此示例中，凹穴614限定未被烧结磁体644填充的附加的端部空腔616。端部空腔616可填充有粘合剂或第二固化混合物612。端部空腔616中所使用的第二固化混合物612可具有与中心凹穴614中所使用的固化混合物610不同的体积比。在一些配置中，端部空腔固化混合物612的体积比可大于中心凹穴固化混合物610的体积比。在这些配置中，可在中心凹穴614中优化粘合剂含量，以提高中心桥区域中的屈服强度。可在端部空腔616中优化磁粉含量以提高磁性能。
在一些配置中，中心空腔固化混合物610可在整个中心空腔614中具有一致的体积比。在一些配置中，体积比可跨中心空腔614变化。例如，磁粉与粘合剂的体积比可随着距烧结磁体644的距离的减小而增大。在这种情况下，在烧结磁体644附近提高磁性质，而在中心处提高机械性质(例如，屈服强度)。通过使用粘合剂与磁粉的混合，可减小烧结磁体644的尺寸，并且在不降低性能的情况下由固化混合物610和第二固化混合物612有效地代替所述烧结磁体。
图7示出了可能的尺寸减小的磁体转子配置700。转子配置700可由转子叠片706构成，所述转子叠片由铁合金构造成并且轴向地堆叠。转子叠片706可限定空腔或凹穴，所述空腔或凹穴被配置为接纳多个侧磁体744和中心磁体746。转子叠片706可限定毂部分708和磁极部分705。转子叠片706可被构造成使得形成包括用于插入侧磁体744和中心磁体746的区域的凹穴。第一中心空腔714和第二中心空腔715可被限定在中心磁体746与侧磁体744之间。第一中心空腔714可填充有第一固化混合物711，并且第二中心空腔715可填充有第二固化混合物710。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到第一中心空腔715的空的区域中并固化到硬化状态。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到第二中心空腔714的空的区域中并固化到硬化状态。对于第一固化混合物711和第二固化混合物710，磁颗粒与粘合剂的体积比可为相同的。中心空腔715、714还可限定如关于图5所讨论的一个或多个保持特征(未示出)，以在中心空腔714、715内提供附加表面区以供固化混合物710、711粘附。
在这种配置中，可减小侧磁体744的尺寸。在此示例中，可能存在未被磁体744填充的附加的端部空腔716。端部空腔716可填充有粘合剂或第三固化混合物712。端部空腔716中所使用的第三固化混合物712可具有与中心空腔714、715中所使用的第一固化混合物710和第二固化混合物711不同的体积比。在一些配置中，端部空腔固化混合物712的体积比可大于中心凹穴固化混合物710、711的体积比。在这些配置中，可在中心空腔714、715中优化粘合剂含量，以提高中心区域中的屈服强度。可在端部空腔716中优化磁粉含量，以提高磁性能。
在一些配置中，中心空腔固化混合物710、711可在整个中心空腔714、715中具有一致的体积比。在一些配置中，体积比可跨中心空腔714、715变化。例如，磁粉与粘合剂的体积比可随着距侧磁体744的距离的减小而增大。在这种情况下，在侧磁体744附近提高磁性质，而在中心处提高机械性质(例如，屈服强度)。通过使用与磁粉混合的粘合剂和中心磁体746，可减小侧磁体744的尺寸。
图8示出了不存在烧结磁体的可能的转子配置800。转子配置800可由转子叠片806构成，所述转子叠片由铁合金构造成并且轴向地堆叠。转子叠片806可限定空腔或凹穴814。凹穴814可为大体v形或u形的。转子叠片806可限定毂部分808和磁极部分805。凹穴814可填充有固化混合物810。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到凹穴814中并固化到硬化状态。凹穴814可限定如关于图5所讨论的一个或多个保持特征(未示出)，以在凹穴814的中心区域内提供附加表面区以供固化混合物810粘附。凹穴814可围绕中心线820对称。中心线820可将凹穴814二等分。
在转子配置800中，固化混合物810的体积比可根据凹穴814内的位置而变化。例如，从中心区域朝向凹穴814的端部，体积比可线性地变化。体积比可朝向凹穴814的端部增大。体积比可随着垂直于中心线820的距离822的增大而增大，使得对于单位体积的固化混合物810，随着距离822的增大，磁粉的体积相对于粘合剂的体积增大。体积比可以离散的长度间隔变化，以有助于将粘合剂和磁颗粒混合物插入到凹穴814中。在凹穴814内具有可变体积比的配置中，可通过改变体积比来调整机器性质。在其他配置中，体积比在整个凹穴814中可为恒定的。在一个示例中，60％的体积比可允许粘合剂与各向异性粉混合以实现等同于传统的烧结磁体布置的扭矩。
体积比可被选择为使得对于距离822的小于预定距离824的值，体积比的值小于预定比率，从而使得固化混合物810在距离822的小于预定距离824的值处的屈服强度至少等于叠片806的屈服强度。在其他配置中，体积比可被选择为使得固化混合物810的屈服强度大于由转子的旋转引起的最大径向应力，并且固化混合物810在最大径向应力下的弹性变形小于预定径向变形。预定距离824可由凹穴814的外边缘限定和/或限制。外边缘可为与毂部分808相邻的边缘。体积比可被选择为确保固化混合物810在电机的操作期间预计存在的最大径向应力下不会比预定径向变形更多地变形。
图9示出了不存在烧结磁体的另一个可能的转子配置900。转子配置900可由转子叠片906构成，所述转子叠片由铁合金构造成并且轴向地堆叠。转子叠片906可限定空腔或凹穴914。凹穴914可为大体v形或u形的。转子叠片906可限定毂部分908和磁极部分905。凹穴914可填充有多种固化混合物以限定不同区段。第一区段910可被限定在凹穴914的中心区域中。第一区段910可由以第一体积比混合的第一固化混合物构成。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到第一区段910中并固化到硬化状态。凹穴914可限定如关于图5所讨论的一个或多个保持特征(未示出)，以在第一区段910内提供附加表面区以供第一固化混合物粘附。
凹穴914还可在第一区段910的每一侧上限定侧区段912。侧区段912可由以第二体积比混合的第二固化混合物构成。粘合剂和磁颗粒可混合并且流动到侧区段912中并固化到硬化状态。在第一区段910与侧区段912之间的界面可限定边界916。例如，边界916可通过以下方式来形成：将处于第一体积比的粘合剂和磁颗粒的混合物注入第一区段910中并且允许填充物以期望的形状硬化或固化以形成边界916。也可使用临时模具来在填充期间限定第一区段910的边界916。然后可将处于第二体积比的粘合剂和磁颗粒的混合物注入侧区段912中。应注意，可颠倒填充顺序(例如，最后填充第一区段910)。
第一区段910中的混合物的第一体积比可小于侧区段912中所使用的体积比。可能优选的是，在第一区段910中具有更大的粘合剂浓度，以有助于中心桥区域附近的结构的机械完整性。侧区段912中的较高的体积比可有效地代替转子中的烧结磁体，并且可基于期望的扭矩特性而进行选择。
本文中描述的转子配置通过减少磁体之间的中心区域中的通量泄漏来提高电机性能。通过在中心区域中添加包括粘合剂和磁颗粒的固化混合物，改进了磁性质，从而带来增加的扭矩产生。另外，固化混合物可代替传统的磁体。由于固化混合物可贴合空腔，因此可实行不同的凹穴/空腔设计。固化混合物允许代替烧结磁体。固化混合物进一步允许转子保持足够的机械完整性，同时提高电机的性能。
本文中公开的过程、方法或算法可能够递送到处理装置、控制器或计算机或者由它们实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令，所述形式包括但不限于永久地存储在诸如rom装置之类的不可写存储介质上的信息和可更改地存储在诸如软盘、磁带、cd、ram装置以及其他磁和光学介质之类的可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法也可在软件可执行对象中实现。可选地，所述过程、方法或算法可整体地或部分地使用合适的硬件部件来体现，诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或者其他硬件部件或装置，或者硬件、软件和固件部件的组合。
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的其他实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域的普通技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例不在本公开的范围外，并且对于特定应用而言可能是理想的。
根据本发明，提供了一种用于电机的转子，所述转子具有：芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定大体v形的凹穴；以及固化混合物，所述固化混合物填充所述凹穴并且包括粘合剂和磁粉，所述固化混合物具有某一体积比，所述体积比随着垂直于将所述凹穴二等分的中心线的距离的增大而增大，使得对于单位体积的所述固化混合物，随着所述距离的增大，所述磁粉的体积相对于所述粘合剂的体积增大，其中对于所述距离的小于预定距离的值，所述体积比的值小于预定比率，使得所述固化混合物在所述距离的小于所述预定距离的所述值处的屈服强度至少等于所述叠片的屈服强度。
根据一个实施例，所述预定距离由凹穴的外边缘限定。
根据一个实施例，所述磁粉是各向异性磁粉，并且其中所述各向异性磁粉的晶粒是对准的。
根据一个实施例，所述叠片还在所述中心线附近限定至少一个保持特征，以在中心桥区域内提供附加表面区以供所述固化混合物粘附。
根据一个实施例，所述粘合剂是环氧树脂、树脂和热固性塑料中的一者。
根据一个实施例，在大于所述预定距离的距离处，所述固化混合物中的至少一些的所述体积比超过60％。
根据本发明，提供了一种用于电机的转子，所述转子具有：多个烧结磁体；芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定凹穴，所述凹穴被配置为接纳成对的所述烧结磁体并且在成对的所述烧结磁体之间限定中心空腔；以及固化混合物，所述固化混合物填充所述中心空腔并且包括环氧树脂和磁粉，所述固化混合物具有由所述磁粉的体积与所述环氧树脂的体积限定的体积比，所述体积比是预定比率，使得所述固化混合物的屈服强度至少等于所述叠片的屈服强度。
根据一个实施例，所述体积比随着距所述烧结磁体的距离的减小而增大。
根据一个实施例，所述叠片还在所述中心空腔内限定至少一个保持特征，以在所述中心空腔内提供附加表面区以供所述固化混合物粘附。
根据一个实施例，所述至少一个保持特征限定在所述毂部分上的至少一个表面，使得所述保持特征的一部分是在所述固化混合物中的至少一些与所述磁极部分之间。
根据一个实施例，所述磁粉是各向同性粉。
根据一个实施例，所述磁粉是各向异性粉，并且其中所述各向异性粉的晶粒是对准的。
根据本发明，提供了一种用于电机的转子，所述转子具有：芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定凹穴；第一固化混合物，所述第一固化混合物填充中心区域，所述中心区域被限定为垂直于所述凹穴的将所述凹穴二等分的中心线的预定距离，并且所述第一固化混合物包括粘合剂和磁颗粒，所述第一固化混合物具有由所述磁颗粒的体积与所述粘合剂的体积限定的第一体积比；以及第二固化混合物，所述第二固化混合物填充所述凹穴的剩余体积并且包括所述粘合剂和所述磁颗粒，所述第二固化混合物具有第二体积比。
根据一个实施例，所述第一体积比小于所述第二体积比，使得所述第一固化混合物具有大于所述第二固化混合物的屈服强度。
根据一个实施例，所述第二体积比为至少60％。
根据一个实施例，所述磁颗粒是各向同性粉。
根据一个实施例，所述磁颗粒是各向异性粉，并且所述各向异性粉的晶粒是对准的。
根据一个实施例，所述第一体积比是致使所述第一固化混合物实现大于由所述转子的旋转引起的最大径向应力的屈服强度的预定比率，并且所述第一固化混合物在所述最大径向应力下的弹性变形小于预定径向变形。
根据一个实施例，所述粘合剂是环氧树脂、树脂和热固性塑料中的一者。
根据一个实施例，所述第一体积比是致使所述第一固化混合物实现至少等于所述叠片的屈服强度的屈服强度的预定比率。
1.一种用于电机的转子，所述转子包括：
芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定大体v形的凹穴；以及
固化混合物，所述固化混合物填充所述凹穴并且包括粘合剂和磁粉，所述固化混合物具有某一体积比，所述体积比随着垂直于将所述凹穴二等分的中心线的距离的增大而增大，使得对于单位体积的所述固化混合物，随着所述距离的增大，所述磁粉的体积相对于所述粘合剂的体积增大，其中对于所述距离的小于预定距离的值，所述体积比的值小于预定比率，使得所述固化混合物在所述距离的小于所述预定距离的所述值处的屈服强度至少等于所述叠片的屈服强度。
2.如权利要求1所述的转子，其中所述预定距离由凹穴的外边缘限定。
3.如权利要求1所述的转子，其中所述叠片还在所述中心线附近限定至少一个保持特征，以在中心桥区域内提供附加表面区以供所述固化混合物粘附。
4.如权利要求1所述的转子，其中所述粘合剂是环氧树脂、树脂和热固性塑料中的一者。
5.如权利要求1所述的转子，其中在大于所述预定距离的距离处，所述固化混合物中的至少一些的所述体积比超过60％。
6.一种用于电机的转子，所述转子包括：
多个烧结磁体；
芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定凹穴，所述凹穴被配置为接纳成对的所述烧结磁体并且在成对的所述烧结磁体之间限定中心空腔；以及
固化混合物，所述固化混合物填充所述中心空腔并且包括环氧树脂和磁粉，所述固化混合物具有由所述磁粉的体积与所述环氧树脂的体积限定的体积比，所述体积比是预定比率，使得所述固化混合物的屈服强度至少等于所述叠片的屈服强度。
7.如权利要求6所述的转子，其中所述体积比随着距所述烧结磁体的距离的减小而增大。
8.如权利要求6所述的转子，其中所述叠片还在所述中心空腔内限定至少一个保持特征，以在所述中心空腔内提供附加表面区以供所述固化混合物粘附。
9.如权利要求6所述的转子，其中所述磁粉是各向同性粉。
10.如权利要求1所述的转子和如权利要求6所述的转子，其中所述磁粉是各向异性粉，并且其中所述各向异性粉的晶粒是对准的。
11.一种用于电机的转子，所述转子包括：
芯，所述芯由堆叠的叠片构成，所述堆叠的叠片在毂部分与磁极部分之间限定凹穴；
第一固化混合物，所述第一固化混合物填充中心区域，所述中心区域被限定为垂直于所述凹穴的将所述凹穴二等分的中心线的预定距离，并且所述第一固化混合物包括粘合剂和磁颗粒，所述第一固化混合物具有由所述磁颗粒的体积与所述粘合剂的体积限定的第一体积比；以及
第二固化混合物，所述第二固化混合物填充所述凹穴的剩余体积并且包括所述粘合剂和所述磁颗粒，所述第二固化混合物具有第二体积比。
12.如权利要求11所述的转子，其中所述第一体积比小于所述第二体积比，使得所述第一固化混合物具有大于所述第二固化混合物的屈服强度。
13.如权利要求11所述的转子，其中所述第二体积比为至少60％。
14.如权利要求11所述的转子，其中所述第一体积比是致使所述第一固化混合物实现大于由所述转子的旋转引起的最大径向应力的屈服强度的预定比率，并且所述第一固化混合物在所述最大径向应力下的弹性变形小于预定径向变形。
15.如权利要求11所述的转子，其中所述第一体积比是致使所述第一固化混合物实现至少等于所述叠片的屈服强度的屈服强度的预定比率。
技术总结