用于电机的理想转子偏斜角的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种电机，包括定子芯部，定子芯部限定沿纵向轴线延伸且绕该纵向轴线成角度间隔开的多个（S）定子槽。电机还包括转子组件，其可相对于定子芯部旋转且限定第一和第二端部。转子组件包括叠置在第一和第二端部之间的多个叠片。该多个叠片中的每一相应叠片限定沿外周定位的多个（R）转子槽。定子槽距角被限定为360除以定子槽的数目（S）。转子槽距角被限定为360除以该多个叠片的每一相应叠片中的转子槽的数目（R）。叠片被相对于彼此偏斜。理想转子偏斜角由定子槽距角和转子槽距角中的较大者确定。
【专利说明】 用于电机的理想转子偏斜角
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及电机，且更特别地，涉及用于电机中的转子组件的理想配置。
【背景技术】
[0002]电机一般包括转子组件，转子组件可相对于定子组件旋转。为了降低扭矩波动和顿挫扭矩，转子或定子组件可被偏斜。不同的偏斜角对特定电机产生的最大扭矩、最小扭矩和平均扭矩具有不同的影响。用于降低特定电机中的扭矩波动的理想偏斜角不是显而易见的。
【发明内容】
[0003]电机包括定子芯部，其限定沿纵向轴线延伸且绕该纵向轴线成角度间隔开的多个(S)定子槽。电机包括转子组件，其可相对于定子芯部旋转且限定第一和第二端部。转子组件包括叠置在第一和第二端部之间的多个叠片。该多个叠片中的每一相应叠片限定沿外周定位的多个(R)转子槽。定子槽距角被限定为360除以定子槽的数目(S)。转子槽距角被限定为360除以每个叠片(所有该叠片具有相同的转子槽数目(R))中的转子槽的数目(R)。叠片被相对于彼此偏斜。理想转子偏斜角由定子槽距角和转子槽距角中的较大者确定。该理想转子偏斜角导致电机的扭矩波动的理想降低，导致噪音和震动的减少。
[0004]该多个转子槽中的每一个都被配置为接收相应的转子条。叠片被相对于彼此偏斜，从而相应转子条在转子组件的第一端处的角位置相对于转子组件的第二端部不同。换句话说，理想转子偏斜角被限定为平行于相应转子条的第一线和平行于所述纵向轴线的第二线之间的角度。
[0005]在一个实例中，定子槽的数目(S)为72，从而定子槽距角是5，且转子槽的数目(R)为56，从而转子槽距角为6.43。在该情况下，理想转子偏斜角60约为6.43度。在另一个实例中，定子槽的数目(S)为72，从而定子槽距角是5，且转子槽的数目(R)为60，从而转子槽距角为6。在该情况下，理想转子偏斜角60约为6度。电机可包括任意的定子槽数目(S)和转子槽数目(R)。在一个实例中，定子槽的数目(S)在约20和120之间。在一个实例中，转子槽的数目(R)在约20和120之间。
[0006]公开一种车辆，其具有配置为产生发动机扭矩的发动机，和操作地连接至发动机的电机。该车辆可包括带轮单元，带轮单元用于操作地连接电机至发动机，且包括电池组。逆变器被配置为将从该电池组产生的第一直流能量转换为用于输入至该电机的交流能量。副电池可被配置为产生比第一直流能量低的第二直流能量。该车辆可包括车辆附件，车辆附件操作地连接至电池组且由电池组驱动。转换器被操作地连接至车辆附件和电池组。转换器被配置降低由电池组产生的第一直流能量。
[0007]当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是具有电机和发动机的车辆的示意图；
[0009]图2是具有转子组件和轴的电机的示意性局部平面视图；
[0010]图3是电机的示意性局部截面视图；和
[0011]图4是电机的转子组件和轴的示意性局部透视图。
【具体实施方式】
[0012]参考附图，其中在多个视图中相似的附图标记指示相同或类似的部件，图1是具有电动机/发电机或牵引电机(这里称为电机10)的车辆12的示意图。车辆12可采取许多不同形式且包括多个和/或替换的部件和设备。虽然车辆12被示出于附图中，但是这些附图中示出的部件不是限制性的。实际上，附加的或替换的部件和/或实施方式可被使用。电机10可包括配置以通过例如将电能转换为旋转运动或将旋转运动转换为电能而产生电机扭矩的任何装置。电机10可为感应或异步交流电机，其中功率被通过电磁感应提供给转子，其与换向器或集电环不同。
[0013]参考图1，车辆12包括操作地连接至电机10的发动机14。发动机14可包括任意装置，其配置为通过例如将燃料转换为旋转运动而产生发动机扭矩。因此，发动机14可为内燃发动机，其配置为利用热力循环将来自化石燃料的能量转换为旋转运动。
[0014]参考图1，电机10可被配置为从电池组16接收电能。电池组16被配置为储存和产生直流(DC)能量。逆变器18被配置为将来自电池组16的DC能量转换为交流(AC)能量，用于输入该电机10。电机10被配置为使用来自逆变器18的AC能量来产生旋转运动。电机10可被进一步配置为当被提供扭矩(例如发动机扭矩)时产生电能。电池组16被配置为高压电源。在一个实例中，电池组16包括115伏特锂离子电池。在另一实例中，电池组16在约42至45伏特之间工作。
[0015]参考图1，电机10可经由带轮和皮带单元20提供功率至发动机14。电机10允许一些混合性能附加至车辆12，例如从完全停车推进车辆12，以及一定水平的再生制动。例如，发动机14可在长时间停车时关闭，例如长红灯时。使用皮带单元20的电机10可旋转发动机14和驱动车辆12，直至发动机14重新启动。在一个非限制实例中，电机10是15KW或20马力电动机-发动机，其传输791b.ft(107N*m)的扭矩。电机10可通过皮带单元20不仅将该功率用于从完全停车推进车辆12，还用于给予发动机14额外的功率以超车或并道。
[0016]参考图1，车辆10可包括副电池22，以驱动车辆附件和其它车辆部件。在一个实例中，副电池22以14伏特工作。参考图1，车辆12可包括转换器26 (例如DC至DC转换器)，其操作地连接至附件24。转换器26包括电子电路，该电子电路将直流(DC)源从一个电压水平转换为另一个。转换器26降低由电池组16传输的电压，允许附件24由电池组16驱动。控制器28被操作地连接至电机10，且配置为控制或指导车辆12的操作。控制器28可为混合控制器，其能基于连续时间和离散事件动态而产生连续和离散控制信号二者。
[0017]现在参考图2，电机10的示意性平面图被示出。图3是电机10的示意性局部截面视图。参考图2-3，电机10包括定子芯部30和转子组件32。参考图2-3，转子组件32可相对于定子芯部30旋转。参考图2，转子组件32限定第一端部34和第二端部36。参考图2-3，转子组件32可被绕纵向轴线38至少部分地定位在定子芯部30中。
[0018]参考图3，定子芯部30限定沿纵向轴线38 (在图3中延伸出纸张)纵向延伸且绕纵向轴线38成角度间隔开的多个定子槽40。定子芯部30中的定子槽40的数目在这里被称为“S”。参考图3，定子槽40可被绕纵向轴线38径向地彼此均匀地间隔开。定子线圈或绕组(未示出)可被定位在每一个定子槽40中。
[0019]图4是转子组件32的示意性局部透视图。参考图2和4，转子组件32包括叠置在第一和第二端部34、36之间的多个叠片44。为了清楚，仅少数叠片44被在图4中示出。参考图2-4，叠片44可被绕轴46定位。在一个实例中，叠片44是圆盘，其由平硅钢片制成。该片，其可由其它适当的材料制成，被装配至冲压模(未示出)中，该冲压模在该片中冲出孔，产生大致环形形状。其它适当的非圆形形状也可被采用。参考图2，电机10可包括壳体48，用于支撑转子组件32和定子芯部30。
[0020]参考图3，每个叠片44限定多个转子槽50，转子槽50沿外周52定位。每个叠片44中的转子槽50的数目在这里被称为“R”。每一个叠片44具有相同数目(R)的转子槽50。参考图4，导电条54，这里称为转子条54，可被定位在每一个转子槽50中。每一个转子槽50被配置为接收一个转子条54。转子条54可由任意适当的导电材料构成，包括但不限于铜、铝、黄铜。替换地，绕组或线圈(未示出)可被布置在转子槽50中。
[0021 ] 参考图4，转子条54可在转子组件32的第一和第二端部34、36中的每一个处分别通过导电的第一和第二端部环56、58而被物理地或电学地结合在一起。转子条54可通过铸造方法形成。在一个实例中，熔化的铝或其它适当的材料被注入转子槽50中。熔化的铝从转子组件32的第一端部34流过转子槽50至第二端部36。压力源，例如液压背压，可被对着熔化的金属施加，以将叠片44以整体构造锁定在一起，由此避免气隙、疏松和气泡。熔化的铝固化以形成转子条54及第一和第二端部环56、58。第一和第二端部环56、58用于增强转子组件32的导电性。其它适当的方法也可被采用。
[0022]电机10的操作取决于两个磁场之间的相互作用。在其中电机10是感应电机的情况下，这些磁场由定子绕组(未示出)中和转子条54中流动的电流产生。定子绕组中的电流产生旋转磁场，旋转磁场扫过转子条54且在它们中感应出电动势。由此，感生的电流在转子条54及第一和第二端部环56、58中流动。转子组件32中的感生电流建立其自己的磁场，该磁场与定子芯部30的磁场相互作用。这产生力，且由此导致转子组件32沿与定子芯部30的磁场相同的方向旋转。
[0023]参考图4，叠片44被相对于彼此偏斜，从而转子条54的在转子组件32的第一端部34处的角位置相对于转子条54的在转子组件32的第二端部36处的角位置是不同的。参考图4，转子偏斜角60由平行于转子条54的第一线59和平行于纵向轴线38的第二线61所夹的角度限定。叠片44可在转子条54铸造(如上所述)之前被偏斜。不同的偏斜角对在电机10产生的最大扭矩、最小扭矩和平均扭矩具有不同的影响。能理想地降低扭矩波动的准确的偏斜角不是能显而易见地确定的。
[0024]电机10限定理想转子偏斜角60，其理想地降低非期望的扭矩波动，降低不想要的震动和噪音。理想转子偏斜角60由定子槽距角和转子槽距角中的较大者确定，即其总是定子槽距角和转子槽距角之间的较大者。定子槽距角被限定为360除以定子槽40的数目(S)。转子槽距角被限定为360除以每一个叠片44 (每一个叠片44具有相同的转子槽数目(R))中的转子槽50的数目(R)。换句话说:
【权利要求】
1.一种电机,包括: 定子芯部，其限定沿纵向轴线延伸且绕该纵向轴线成角度间隔开的多个定子槽(S);转子组件，其可相对于定子芯部旋转且限定第一和第二端部，该转子组件包括叠置在第一和第二端部之间的多个叠片； 其中该多个叠片中的每一相应叠片限定沿外周定位的多个(R)转子槽； 其中定子槽距角被限定为360除以定子槽的数目(S)； 其中转子槽距角被限定为360除以该多个叠片的每一相应叠片中的转子槽的数目(R)； 其中该多个叠片被相对于彼此偏斜；且 理想转子偏斜角由定子槽距角和转子槽距角中的较大者确定。
2.如权利要求1所述的电机，其中: 所述多个转子槽中的每一个都被配置为接收相应的转子条；且所述理想转子偏斜角被限定在平行于相应转子条的第一线和平行于所述纵向轴线的第二线之间。
3.如权利要求1所述的电机，其中: 所述定子槽的数目(S)是72，从而所述定子槽距角是5 ； 所述转子槽的数目(R)是56，从而所述转子槽距角是6.43 ;且 所述转子偏斜角约为6.43度。
4.如权利要求1所述的电机，其中: 所述定子槽的数目(S)是72，从而所述定子槽距角是5 ； 所述转子槽的数目(R)是60，从而所述转子槽距角是6 ;且 所述转子偏斜角约为6度。
5.如权利要求1所述的电机，其中: 所述定子槽的数目(S)是40，从而所述定子槽距角是9 ； 所述转子槽的数目(R)是56，从而所述转子槽距角是6.43 ;且 所述转子偏斜角约为9度。
6.如权利要求1所述的电机，其中: 所述定子槽的数目(S)是84，从而所述定子槽距角是4.29 ； 所述转子槽的数目(R)是52，从而所述转子槽距角是6.92 ;且 所述转子偏斜角约为6.92度。
7.—种车辆，包括: 发动机，其配置为产生发动机扭矩； 电机，其操作地连 接至该发动机； 带轮单元，其用于操作地连接该电机至该发动机； 电池组，其配置为储存和产生直流能量； 逆变器，其配置为将来自该电池组的直流能量转换为用于输入至该电机的交流能量；且 其中该电机包括: 定子芯部，其限定沿纵向轴线延伸且绕该纵向轴线成角度间隔开的多个定子槽(S);转子组件，其可相对于定子芯部旋转且限定第一和第二端部，该转子组件包括叠置在第一和第二端部之间的多个叠片； 其中该多个叠片中的每一相应叠片限定沿外周定位的多个转子槽(R); 其中定子槽距角被限定为360除以定子槽的数目(S)； 其中转子槽距角被限定为360除以该多个叠片中的每一相应叠片中的转子槽的数目(R)； 其中所述多个转子槽中的每一个都被配置为接收相应的转子条； 该多个叠片被相对于彼此偏斜，从而相应转子条的在转子组件的第一端处的角位置相对于转子组件的第二端部不同；且 其中理想转子偏斜角由定子槽距角和转子槽距角中的较大者确定。
8.如权利要求7所述的车辆，还包括: 副电池，其配置为产生第二直流电压，该第二直流电压低于第一直流电压； 车辆附件，其操作地连接至电池组，且由电池组驱动；和 转换器，其操作地连接至车辆附件和电池组，该转换器被配置为降低由电池组产生的第一直流电压。
9.如权利要求7所述的车辆，其中: 所述定子槽的数目(S)是72，从而所述定子槽距角是5 ； 所述转子槽的数目(R)是56，从而所述转子槽距角是6.43 ;且 所述转子偏斜角约为6.43度。
10.一种车辆，包括: 发动机，其配置为产生发动机扭矩； 电机，其操作地连接至该发动机； 带轮单元，其用于操作地连接该电机至该发动机； 电池组，其配置为储存和产生第一直流能量； 逆变器，其配置为将来自该电池组的第一直流能量转换为用于输入至该电机的交流能量; 副电池，其配置为产生第二直流能量，该第二直流能量低于第一直流能量； 车辆附件，其操作地连接至电池组且由电池组驱动； 转换器，其操作地连接至车辆附件和电池组，该转换器被配置为降低由电池组产生的第一直流能量，且其中该电机包括: 定子芯部，其限定沿纵向轴线延伸且绕该纵向轴线成角度间隔开的多个(S)定子槽；转子组件，其可相对于定子芯部旋转且限定第一和第二端部，该转子组件包括叠置在第一和第二端部之间的多个叠片； 其中该多个叠片中的每一相应叠片限定沿外周定位的多个(R)转子槽； 其中定子槽距角被限定为360除以定子槽的数目(S)； 其中转子槽距角被限定为360除以该多个叠片的每一相应叠片中的转子槽的数目(R)； 其中该多个叠片被相对于彼此偏斜；且理想转子 偏斜角由定子槽距角和转子槽距角中的较大者确定。
【文档编号】B60K6/26GK104022583SQ201310613216
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年3月1日
【发明者】A.M.奥梅坎达, J.C.莫甘特 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司