电机中的扭矩波动的减少的制作方法_2

文档序号:8264135阅读:来源:国知局
[0032]根据方案22所述的同步磁阻电机,所述外表面是弯曲的。
[0033]根据方案22所述的同步磁阻电机,所述同步磁阻电机配置为使得值k=M/(X*N),其中k是〉大约1.3的非整数。
[0034]根据方案24所述的同步磁阻电机,k是Y.5,其中Y是整数。
[0035]根据方案24所述的同步磁阻电机,Y.3彡k彡Y.7,其中Y是整数,并且其中k # Y.5。
[0036]根据方案22所述的同步磁阻电机,所述定子组件具有内弯曲表面,其具有中心C1,所述转子组件包括多个轮辐,其具有外弯曲表面,该外弯曲表面具有中心C2,其中C1 Φ c2。
[0037]—种车辆,包括根据方案22所述的同步磁阻电机和连接在所述同步磁阻电机上的车辆支撑结构。
[0038]一种电机(100),其具有X个相位,包括:
定子组件(10),其包括定子核芯(12),所述定子核芯(12)包括多个定子齿,所述定子组件(10)还配置有定子绕组,以便在以交流电流激励时产生定子磁场,并且沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸,所述定子组件(12)具有M个槽(14);以及
转子组件(20),其设置在所述空腔内部,并配置成围绕所述纵向轴线而旋转,所述转子组件(20)具有N个极,其中所述转子组件(20)包括:
轴(40);
周向围绕所述轴(40)进行定位的转子核芯(22);以及
多个永久磁体(24),其设置在堆叠部之间,并配置成产生磁场,所述磁场与所述定子磁场相互作用,以产生扭矩,以及
并且其中所述电机(100)包括轮辐型内永磁(IPM)电机,并且配置为使得值k=M/(X*N),其中k是〉大约1.3的非整数。
[0039]根据方案I所述的电机(100),k是Y.5,其中Y是整数。
[0040]根据方案I所述的电机(100),所述定子组件(10)具有内弯曲表面(16),其具有中心C1,所述转子组件(20)包括多个轮辐(22),其具有外弯曲表面(26),该外弯曲表面
(26)具有中心C2,其中C1 ^ C20
[0041]根据方案I所述的电机(100),所述定子组件(10)具有内弯曲表面(16),所述转子组件(20)包括多个轮辐(22),其具有面向所述内弯曲表面(16)的外表面(26),从而限定了在两者之间的间隙,其中所述间隙沿着所述外表面(26)的长度具有不均匀的距离。
[0042]一种轮辐型内永磁(IPM)电机(100),其具有X个相位,包括:
定子组件(10),其包括定子核芯(12),所述定子核芯(12)包括多个定子齿,所述定子组件(10)具有M个槽,所述定子组件(10)还配置有定子绕组,以便在以交流电流激励时产生磁场,并且沿着纵向轴线随限定空腔的内表面(16)延伸;以及
转子组件(20),其包括转子核芯(22),所述转子组件(20)具有N个极,所述转子组件
(20)设置在所述空腔内部,并配置成围绕所述纵向轴线而旋转,其中所述转子组件(20)还包括: 轴(40);以及
多个永久磁体(24),其设置在所述转子核芯(22)中,并配置成产生磁场,所述磁场与所述定子磁场相互作用,以产生扭矩,其中所述定子组件(10)具有内弯曲表面(16),所述转子组件(20)包括多个轮辐(22),其具有面向所述内弯曲表面(16)的外表面(26),从而限定了在两者之间的间隙,其中所述间隙沿着所述外表面(26)的长度具有不均匀的距离。
[0043]根据方案5所述的轮辐型IPM电机(100),所述内弯曲表面(16)具有中WC1,并且所述外弯曲表面(26)具有中心C2,其中C1古C2。
[0044]一种车辆,包括根据方案5所述的轮辐型IPM电机(100)和连接在所述轮辐型IPM电机上的车辆支撑结构。
【附图说明】
[0045]当参照附图阅读以下详细说明时,将更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面和优势,其中在所有附图中相似的标号表示相似的部件,其中:
图1是根据本发明的一个典型实施例的轮辐型IPM电机的转子和定子组件的横截面图。
[0046]图2是根据本发明另一实施例的轮辐型IPM电机的转子和定子组件的单个极部分的放大的横截面图。
[0047]图3是图2中所描绘的单个极的定子转子接口的进一步放大的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0048]如以下详细所述,本发明的实施例致力于一种可适用于电机,包括轮辐型内永磁(IPM)电机和同步磁阻电机的设计方法论,其减少了电机中的扭矩波动。这种设计可可用于具有分布式绕组的电动机,同时减少了制造复杂性。该方法论通过重新考虑每极每相位组合的特殊槽而致力于扭矩波动,其通过具有特定数量的槽的定子结合分段的轮辐转子来实现。该方法论的另一方面通过配置转子轮辐的外表面和/或在转子轮辐和定子之间的间隙来致力于扭矩波动。本发明的实施例可采用任一方面或两个方面,以便有效地减少电机中的扭矩波动。
[0049]当介绍本发明的各种实施例的元件时,冠词“一 ”、“ 一个”、“这个”和“所述”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都意图包含和意味着除了列出的元件之外,还可以有额外元件。任何操作参数的示例都不排斥所公开的实施例的其它参数。
[0050]参照图1,其描绘了组件100的前透视图。组件100包括定子组件10,其包围了转子组件20,进一步包围了轴或轮轴40。如图所示,转子组件20通常设置在由周围定子组件10所限定的空腔内部。组件100可用作电机,并因此,转子组件20可围绕中心轴线(标记“z”)旋转,从而最终在轴40上提供旋转能量。电机100或组件可用于各种应用,包括但不局限于用于车辆的牵引驱动电动机,车辆包括越野车(OHV)、矿山车等等。
[0051]定子组件10可包括定子核芯12,其具有散布在多个定子槽14之间的多个定子齿,配置有定子绕组(未显示),以便在以交流电流(AC)激励时产生定子磁场。定子核芯12沿着纵向轴线(“z”)而延伸。定子核芯12的内表面限定了空腔。定子组件10包括M个槽,其中M是槽的数量。M实际上可能是任何偶数。在某些实施例中,M可能是例如36,54,60
坐坐寸寸O
[0052]转子组件20设置在空腔内部,并且配置成围绕纵向轴线和轴40而旋转。转子组件20具有N个极,其中N是极的数量。转子组件20包括周向围绕轴40进行定位的转子核芯22。N实际上可能是彡2的任何偶数。在某些实施例中,N可能是例如8,12等等。
[0053]转子组件20可包括多个轮辐22,其形成了转子核芯的一部分。在描绘了 IPM电机的图1中,转子组件20还包括多个磁体24,其是轴向分布的,并且如图所示是随轮辐22散布的。
[0054]转子组件20和定子组件10总地包括具有X个相位的电机100。在电机100的实施例中,用于X的常见值是3(三)个相位。
[0055]电机100配置为具有M个槽、N个极和X个相位,从而得到值k,其中k=M/ (X*N),其中k是非整数。在实施例中,电机100配置为k=Y.5,其中Y是整数。在其它实施例中,电机100配置为使得Y.3<k<Y.7,其中Y是整数。
[0056]如指出的那样,虽然k的某些值可能具有某些优势,但是可使用其它k值。例如,已经发现值k=Y.5具有关于降低扭矩波动方面的某些优势。然而,可使用不同于Y.5的k值(例如Y.3 < k < Y.4或Y.6 < k < Y.7)。在这些特殊的实施例中,扭矩波动的减少可能伴随额外的核芯损失。为了抵消核芯损失,可使用各种冷却方法来抵消核芯损失,包括例如用空气或液体冷却来冷却转子部分。
[0057]因而,通过示例,而非限制,在一个实施例中,电机100的实施例可具有8个极、36个槽和3个相位,因此k=l.5。在另一实施例中,电机100可具有12个极、54个槽、3个相位,因此k=l.5。在另一实施例中,电机100可具有8个极、60个槽、3个相位,因此k=2.5。在另一实施例中,电机100可具有10个极、75个槽、3个相位,因此k=2.5。在不脱离本发明方面的条件下,其它组合是可能的。
[0058]例如,但非限制,图1中所示的实施例是一种具有60个槽(S卩,M=60)和8个极(即,N=1)的3相位(即,X=3)电机100。
[0059]参照图2和图3中所提供的放大图,本发明的另一方面可单独地或与前述方面组合地加以应用,从而有助于减少电机中的扭矩波动。图2和图3只描绘了转子和定子接口的另一实施例的单个极部分;并且仅出于清晰目的没有显示例如磁体24。如图所示,定子组件10的内表面16面向转子组件20的轮福22的外表面26。在内表面16和外表面26之间限定了间隙。该间隙沿着外表面26的长度(由“L”标出)是不均匀的。如图3中所示,该间隙的距离在沿着D-轴线的轮辐22的中点处可能是X1,并且在轮辐22的末端可能是X2,其中沿着轮辐22的间隙差异可通过例如在内表面16和外表面26的曲率中心点上的差异来提供。如图所示,内表面16具有一个曲率,其具有半径R
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