专利名称：电机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用在混合动力车辆和电动车辆中的电机系统。另外，还可以将本发明应用于工业机器和家用电器。
背景技术：
近年来，采用高性能稀土永磁体的电机已广泛用于各种机器和设备中。与此同时， 为了避免资源风险，也对不采用或较少采用稀土永磁体的电机进行了研究。
例如，日本专利申请公开2004-357489公开了这样一种电机，该电机采用庶极转子，使得在保持电机的高性能的同时减少电机中所使用的稀土永磁体的数量。庶极转子包括全部在相同的方向上磁化的多个稀土永磁体、以及由设置在这些永磁体之间的芯部 (core portion)形成的多个相反的极。
更具体地，在庶极电机中，全部永磁体都在相同的方向上磁化,使得每个永磁体都形成磁极(magnet pole)。设置在永磁体之间的芯部中的每个芯部都形成与这些磁极具有相反极性的庶极(consequent-pole)(或者感应极，induced pole)。也就是说,对于每个极对，极对中的磁性极中的一个磁性极(magnetic pole)是在不使用永磁体的情况下形成的。因而，与用永磁体形成所有磁极中的每个磁极的情况相比，电机中所使用的永磁体的数量减少了一半。
然而，本申请的发明人通过实验调查已经发现了上述采用庶极转子的电机的问题。即，在电机中，转子的性能在磁极与庶极之间的边界处发生了极大的改变。因而，可能增加电机的定子芯(或者电枢芯)的振动，从而增加由定子芯的振动引起的电机噪声。
更具体地，当转子性能的改变与由电机的定子(或者电枢)的电枢反应所引起的空间磁通量的变化一致时，定子芯的振动增加。因此，为了抑制定子芯的振动，必需缓和空间磁通量的变化或者转子性能的改变。
图7示出了传统的全节距分布式绕组电机的转子101被构造为庶极转子的示例。 在该电机中，针对转子101的每个磁极，设置有定子102的三个槽。此外，由定子102的电枢反应引起的空间磁通量的变化的节距(即定子102的U相绕组、V相绕组和W相绕组中的每一个的绕组节距j)与磁极104和庶极105之间的边界的节距k 一致。因此，定子102 的定子芯的振动被放大了，从而显著地增加了由定子芯的振动引起的电机噪声。
因而，期望在电机的转子被构造为庶极转子时有效地抑制电机的定子芯的振动。发明内容
根据示例实施例，电机系统包括电机和逆变器。电机包括转子和被布置成与转子面对的定子，其中，转子与定子之间形成有间隙。转子包括位于转子的与定子面对的外周处的多个磁极以及位于转子的该外周处的多个庶极，其中，这些磁极具有相同的极性，而这些庶极与这些磁极具有相反的极性。每个磁极由至少一个永磁体形成，并且每个庶极由软磁材料形成。磁极与庶极交替布置在转子的周向上。定子包括定子芯和安装在定子芯上的定子线圈。定子芯具有多个槽，这些槽形成在定子芯的与转子面对的表面中并且以预定间隔布置在定子芯的周向上。定子芯包括彼此电绝缘的第一m相线圈和第二m相线圈，其中，m 为大于I的整数。定子芯的针对每对周向相邻的磁极和庶极设置的槽的数量等于4m。第一 m相线圈和第二 m相线圈中的每一个均包括m个相绕组。第一 m相线圈和第二 m相线圈容置在定子芯的槽中，以使得第一 m相线圈的相绕组与第二 m相线圈的相绕组交替布置在定子芯的周向上。逆变器对第一 m相线圈和第二 m相线圈通电，以使得第一 m相线圈和第二 m相线圈在转子与定子之间的间隔中分别产生第一空间磁通量和第二空间磁通量。在转子的周向上，作为第一空间磁通量和第二空间磁通量的合成结果的合成空间磁通量的变化小于第一空间磁通量和第二空间磁通量的变化。
根据以上构造，虽然转子的性能在磁极与庶极之间的边界处发生了极大的改变， 然而，仍然能够抑制定子芯的振动，从而降低由定子芯的振动引起的电机噪声。
根据进一步的的实现方式，第一 m相线圈和第二 m相线圈容置在定子芯的槽中，其中，第一 m相线圈和第二 m相线圈之间具有空间相位差。逆变器包括第一 m相逆变器和第二 m相逆变器。第一 m相逆变器向第一 m相线圈提供第一 m相交流电，而第二 m相逆变器向第二m相线圈提供第二m相交流电。第一m相交流电和第二m相交流电之间设置有时间相位差，该时间相位差在电角度方面与第一 m相线圈和第二 m相线圈之间的空间相位差相坐寸o
例如，m可以等于3。在这种情况下，第一三相线圈和第二三相线圈之间的空间相位差在电角度方面优选地等于30°。第一三相交流电和第二三相交流电之间的时间相位差在电角度方面也优选地等于30°。
优选的是对于每个磁极，定子芯的与该磁极面对的槽的数量大于2m ;对于每个庶极，定子芯的与该庶极面对的槽的数量小于2m。
形成磁极的永磁体可以布置在转子的与定子面对的外周处。
可替代地，形成磁极的永磁体可以布置在转子的与定子面对的外周的内侧。
每个磁极均具有角宽度0 m，并且每个庶极均具有角宽度0 c。角宽度0 m和0 c 优选地基于以下关系进行设置
0 m : Qc = Bst : Br
其中，Br是形成磁极的永磁体的剩余磁通密度，Bst是形成庶极的软磁材料的饱和磁通密度。
优选地，由多个导电体段形成第一 m相线圈和第二 m相线圈的每个相绕组。每个导电体段具有基本为U形的形状，以包括转弯部和一对臂部，其中转弯部连接臂部。导电体段的臂部的每对对应的远端例如通过焊接连接在一起。
根据下文中给出的详细描述及示例实施例的附图，将更全面地理解本发明，然而， 这些详细描述及附图不应当被理解为将本发明限于具体实施例，而是仅出于解释的目的。
在附图中
图I是示出了根据第一实施例的电机系统的电机的总体构造的轴向示意图2是根据第一实施例的电机系统的示意性电路图3A是电机的定子芯的轴向上的示意图，示出了电机的定子线圈的布置；
图3B是定子芯的径向上的示意图，示出了定子线圈的布置；
图4是示出了根据第一实施例的电机系统的优点的示意图5是示出了根据对比示例的电机系统的缺点的示意图6是示出了根据第一实施例的电机系统中定子芯与转子的磁极和庶极之间的边界的相对位置的示意图7是示出了根据对比示例的电机系统中定子芯与转子的磁极和庶极之间的边界的相对位置的示意图8是示出了根据第二实施例的电机的总体构造的轴向示意图9A是用于形成根据第三实施例的定子芯的导电体段的透视图；以及
图9B是示出了根据第三实施例的定子芯的一部分的透视图。
具体实施方式
下文中将参照图I至图9描述示例实施例。应当注意，为了清楚地理解，在可能的情况下，在每幅附图中用相同的附图标记标出了不同实施例中具有相同功能的相同部件， 并且为了避免冗长，将不会重复对相同部件的描述。
第一实施例
图I示出了根据第一实施例的电机系统的电机I的总体构造。在本实施例中，电机I被构造为三相AC电机。
如图I中所示，电机I包括定子2和转子3，其中，定子2被构造成产生旋转磁场， 转子3布置在定子2的径向内部以由旋转磁场来旋转。
在本实施例中，转子3被构造为庶极转子，以包括多个磁极10和多个庶极11。每个磁极10由永磁体12形成。另一方面，每个庶极11由软磁材料形成。磁极10与庶极11 在转子3的周向上交替布置。
更具体地，转子3包括多个(例如，在本实施例中为5个)永磁体12以及由诸如铁的软磁材料制成的柱状转子芯13。
转子芯13具有多个突出部16和多个磁体固定部分17。突出部16形成在转子芯 13的径向外周处，并以预定的等间隔在转子3的周向(S卩，转子芯13的周向)上间隔开。 每个磁体固定部分17形成在一对周向相邻的突出部16之间，以从突出部16径向地向内凹陷。另外，每个磁体固定部分17具有一个固定在其上的对应的永磁体12。
此外，永磁体12固定在转子芯13的对应的磁体固定部分17上，以使得所有永磁体12的磁化方向彼此相同。更具体地，在本实施例中，将全部五个永磁体12固定为使各个 N(北)极面向径向外侧。每个永磁体12构成一个磁极10。换言之，通过在转子3的径向外周处布置永磁体12来形成磁极10。另外，永磁体12是例如由钕和镝制成的稀土磁体。
另外，由永磁体12产生的磁通量径向向内流入到转子芯13的突出部16中。从这个意义上讲，突出部16可以被认为是S (南)极。换言之，每个突出部16在转子3的径向外周处形成庶极(或者感应极)11，庶极11与磁极10具有相反的极性。
另外，在每对周向相邻的磁极10与庶极11之间还设置有间隙18，间隙18在一对磁极10与庶极11之间形成磁垒。
因而，在本实施例中，转子3具有五个磁极10和五个庶极11。也就是说，转子3总共具有十个磁性极(或者五对磁性极)。
另外，转子芯13固定在诸如由不锈钢的非磁性材料制成的转轴19上。
定子2包括定子芯6和缠绕在定子芯6上的定子线圈7。当定子线圈7被供以三相交流电时，定子2产生旋转磁场，从而旋转被定子2围绕的转子3。另外，应当注意，为了简明，图I中省略了定子线圈7。
在本实施例中，通过层压多个磁性钢板而将定子芯6形成为空心柱状。定子线圈 7包括两个三相线圈，其细节将在之后描述。
定子芯6包括多个齿21和环形的轭部22。每个齿21具有与转子3面对的远端。 轭部22在与转子3相对的一侧(或者在齿21的径向外侧)连接所有齿21的近端。
另外，在轭部22的径向内侧，齿21以预定的等间隔布置在定子芯6的周向(或者轭部22的周向)上。在每对周向相邻的齿21之间形成有槽23。
在本实施例中，齿21的数量等于60。槽23的数量也等于60。因而，针对每对周向相邻的磁极10和庶极11，所设置的槽23的数量等于12 (即，等于4m，其中，m表示定子线圈7的相的数量并且在本实施例中等于3)。从而，槽23的节距在电角度方面等于30°。 换言之，槽23的节距对应于30°的电角度。
此外，在本实施例中，磁极10的角宽度0 m被设置成使得每个磁极10面对7个 (即2m+l个)槽23。另一方面，庶极11的角宽度0 c被设置成使得每个交替磁极10面对 5个(S卩2m-l个)槽23。也就是说，每个磁极10面对多于6个(即2m个)槽23，而每个庶极11面对少于6个槽23。
另外，每个磁极10所面对的槽23的数量与每个庶极11所面对的槽23的数量之和不是必须等于12 (即4m)。例如，当设置在磁极10与庶极11之间的磁垒18的角宽度被设置为足够大时，一些槽23既不面对磁极10也不面对庶极11，而是面对磁垒18。
更具体地，在本实施例中，磁极10的角宽度0 m在电角度方面被设置为207°，而庶极11的角宽度9 c在电角度方面被设置为145°。换言之，磁极10的角宽度0m被设置为对应于207°的电角度，而庶极11的角宽度0 c被设置为对应于145°的电角度。也就是说，磁极10的角宽度0 m被设置为大于庶极11的角宽度0 C。
另外，在本实施例中，磁极10的角宽度0 m和庶极11的角宽度0 c基于以下关系来设置
0m: 0 c = Bst Br (I)
其中，Br是形成磁极10的永磁体12的剩余磁通密度，Bst是形成庶极11的软磁材料的饱和磁通密度。
例如，当永磁体12的剩余磁通密度为I. 4T (特斯拉)并且软磁材料的饱和磁通密度为I. 9T时，磁极10的角宽度0 m基于以上关系(I)被确定为在电角度方面约等于207°。
更具体地，穿过磁极10的磁通量的量(pm与QmXBr成比例，并且穿过庶极11 的磁通量的量(PC与(2 Ji-0 m) XBst成比例。此外，为了使在磁极10与庶极11之间流动且与定子线圈7相交的交链磁通量(interlinkage magnetic flux)的量最大化,必须满足cPm = cPc。因而，通过根据等式QmXBr= (2 n - 0 m) XBst进行反计算，能够得到 0m 207°。另外，考虑到设置在磁极10与庶极11之间的磁垒18的角宽度，庶极11的角宽度e C在电角度方面被设置为145°，这个角度小于(360° -207° )。
类似地，当永磁体12的剩余磁通密度为I. 2T并且软磁材料的饱和磁通密度为I.9T时，磁极10的角宽度0m基于以上关系(I)被确定为在电角度方面约等于220°。
现在参照图2，在本实施例中，定子线圈7包括第一三相线圈27和第二三相线圈 28。此外，第一三相线圈27包括Y连接在一起的三个相绕组Ul、Vl和W1。另一方面，第二三相线圈28包括同样Y连接在一起的三个相绕组U2、V2和WZ。
在本实施例中，电机系统还包括第一三相逆变器31和第二三相逆变器32。第一三相逆变器31电连接至第一三相线圈27，以向第一三相线圈27提供第一三相交流电。另一方面，第二三相逆变器32电连接至第二三相线圈28，以向第二三相线圈28提供第二三相交流电。
此外，第一三相线圈27和第二三相线圈28彼此电绝缘。第一三相逆变器31与第二三相逆变器32在其AC部分处彼此电绝缘，但是在其DC部分处彼此电连接。更具体地， 第一三相逆变器31和第二三相逆变器32均电连接至DC电源36的正极34和负极35。
另外，第一三相逆变器31和第二三相逆变器32都是公知类型的。应当注意，图2 中仅示出了第一三相逆变器31和第二三相逆变器32的开关元件，而图2中省略了第一三相逆变器31和第二三相逆变器32的控制电路和其他元件。
在本实施例中，定子线圈7使用全节距分布式绕组方法缠绕在定子芯6上。
第一三相线圈27和第二三相线圈28容置在定子芯6的槽23中，以使得第一三相线圈27的相绕组Ul至Wl与第二三相线圈28的相绕组U2至W2交替布置在定子芯6的周向上。也就是说，第一三相线圈27的相绕组Ul至Wl容置在定子芯6的奇数编号的槽23 中，而第二三相线圈28的相绕组U2至W2容置在定子芯6的偶数编号的槽23中。
更具体地，如图3A中所示，第一三相线圈27和第二三相线圈28的相绕组容置在定子芯6的槽23中，以使得按照Ul、U2、Wl、W2、Vl和V2的顺序来在定子芯6的周向上布置。
根据以上布置，由于定子芯6的槽23的节距在电角度方面等于30°，所以第一三相线圈27和第二三相线圈28之间的空间相位差在电角度方面也等于30°。换言之，第一三相线圈27和第二三相线圈28之间在圆周位置上的差对应于30°的电角度。
在本实施例中，由连续的导电体形成了第一三相线圈27和第二三相线圈28的相绕组Ul至Wl和相绕组U2至W2中的每个相绕组，这个连续的导电体具有基本为矩形的横截面，并且包括多个转弯部38和多个槽内部分39。每个槽内部分39容置在定子芯6的一个对应的槽23中。每个转弯部38位于定子芯6的槽23的外部，以连接一对对应的槽内部分39。另外，转弯部38布置在定子芯6的周向上，以交替地位于定子芯6的相对的轴侧。
例如，参照图3B，第二三相定子线圈28的相绕组U2具有容置在定子芯6的槽23a 中的槽内部分39a、容置在定子芯6的槽23b中的槽内部分39b、以及延伸跨过五个交替的槽23b至23f以连接槽内部分39a和39b的转弯部38a。另外，仍参照图3A，在槽内部分 39a中流动的电流的方向与在槽内部分39b中流动的电流的方向相反。
另外，应当注意，第一三相线圈27的相绕组Ul至Wl以及第二三线圈28的相绕组 V2和W2按照与相绕组U2相同的方式缠绕在定子芯6上。
此外，在本实施例中，第一三相逆变器31和第二三相逆变器32分别向第一三相线8圈27和第二三相线圈28提供第一三相交流电和第二三相交流电，其中，第一三相交流电和第二三相交流电之间具有时间相位差，该时间相位差与第一三相线圈27和第二三相线圈 28之间的空间相位差对应。
具体地，如上所述，第一三相线圈27和第二三相线圈28之间的空间相位差在电角度方面等于30°。因此，第一三相逆变器31和第二三相逆变器32分别向第一三相线圈 27和第二三相线圈28提供第一三相交流电和第二三相交流电，其中，第一三相交流电和第二三相交流电之间的时间相位差在电角度方面等于30°。
例如，第一三相线圈27的相绕组Ul与第二三相线圈28的相绕组U2之间的空间相位差在电角度方面等于30°。从而，在第一三相线圈27的相绕组Ul中流动的电流与在第二三相线圈28的相绕组U2中流动的电流之间的时间相位差在电角度方面也等于30°。
在描述了根据本实施例的电机系统的构造之后，下文中将描述该电机系统的优点。
在本实施例中，电机系统包括电机I以及第一三相逆变器31和第二三相逆变器 32。电机I包括转子3和定子2，定子2布置在转子3的径向外部，以通过形成在转子3与定子2之间的间隙与转子3面对。转子3包括磁极10和庶极11，庶极11的极性与磁极10 的极性相反。每个磁极10由一个永磁体12形成，而每个庶极11由转子芯13的一个突出部16形成，突出部16由软磁材料制成。磁极10与庶极11在转子3的周向上交替布置。 定子2包括定子芯6和缠绕在定子芯6上的定子线圈7。定子芯6具有槽23，槽23形成在定子芯6的径向内表面中并以预定的等间隔布置在定子芯6的周向上。定子线圈7包括彼此电绝缘的第一三相线圈27和第二三相线圈28。针对每对周向相邻的磁极10和庶极11， 所设置的定子芯6的槽23的数量等于12 (即4Xm，其中m等于3)。第一三相线圈27和第二三相线圈28中的每一个包括三个相绕组。第一三相线圈27和第二三相线圈28容置在定子芯6的槽23中，以使得第一三相线圈27的相绕组Ul至Wl与第二三相线圈28的相绕组U2至W2交替布置。第一三相逆变器31和第二三相逆变器32分别对第一三相线圈27 和第二三相线圈28通电，从而使得第一三相线圈27和第二三相线圈28在转子3与定子2 之间的间隙中分别产生第一空间磁通量和第二空间磁通量。
图4示出了在转子3的周向(或者旋转方向)上的第一空间磁通量和第二空间磁通量以及合成空间磁通量的变化；合成空间磁通量是第一空间磁通量和第二空间磁通量的合成结果。
应当注意，在图4和图5中(稍后描述)，竖直轴线表示通过将磁通量的实际值除以预定的参考值而得到的磁通量的相对值，而水平轴线在电角度方面表示周向位置。
如图4中所示，由第一三相线圈27的电枢反应产生的第一空间磁通量以及由第二三相线圈28的电枢反应产生的第二空间磁通量都在转子3的周向上发生变化。从而，合成空间磁通量也在转子3的周向上发生变化。
然而，在本实施例中，第一三相逆变器31和第二三相逆变器32分别对第一三相线圈27和第二三相线圈28通电，以使得与第一空间磁通量和第二空间磁通量的变化相比，合成空间磁通量的变化显著减小。
因而，虽然转子3的性能在磁极10与庶极11之间的边界处发生了极大的改变，然而，仍然能够抑制定子芯6的振动，从而降低由定子芯6的振动引起的电机I的噪声。
此外，在本实施例中，第一三相线圈27和第二三相线圈28容置在定子芯6的槽23 中，其中，第一三相线圈27和第二三相线圈28之间的空间相位差在电角度方面等于30°。 第一三相逆变器31和第二三相逆变器32分别向第一三相线圈27和第二三相线圈28提供第一三相交流电和第二三相交流电，其中，第一三相交流电和第二三相交流电之间的时间相位差在电角度方面等于30°。也就是说，第一三相交流电和第二三相交流电之间的时间相位差在电角度方面等于(换言之，精确地对应于)第一三相线圈27和第二三相线圈28 之间的空间相位差。
从而，由第一三相线圈27产生的第一空间磁通量的变化与由第二三相线圈28产生的第二空间磁通量的变化之间的相位差也变得在电角度方面等于30°。因此，第一空间磁通量的峰位偏离第二空间磁通量的峰位，从而减小合成空间磁通量的变化。
特别地，在本实施例中，第一空间磁通量的峰位与第二空间磁通量的谷位一致。因此，能够使合成空间磁通量的变化最小化。
图5示出了由根据对比示例的电机的定子线圈所产生的空间磁通量的变化，该对比示例之前已经在“背景技术”部分参照图7进行了描述。定子线圈由单个三相线圈构成， 该单个三相线圈使用全节距分布式绕组方法缠绕在定子芯上。
如图5中所示,在该对比示例中，空间磁通量的变化大于根据本实施例的合成空间磁通量的变化。
更具体地，与根据对比示例的空间磁通量的峰间幅值A(p2相比，根据本实施例的合成空间磁通量的峰间幅值AcpI减少了 75%。
此外，在本实施例中，对于每个磁极10，定子芯6的与该磁极10面对的槽23的数量等于7，即大于2m，其中m等于3。另一方面，对于每个庶极11，定子芯6的与该庶极11 面对的槽23的数量等于5，即小于2m。
因而，转子3的性能的改变与合成空间磁通量的变化不一致，从而防止定子芯6的振动被放大。
更具体地，转子3的性能在磁极10与庶极11之间的边界处发生了极大的改变。然而，合成空间磁通量不是在磁极10与庶极11之间的所有边界处都具有相同的值。例如，如图4中所示，磁极10左侧的边界A与合成空间磁通量的一个谷一致，而磁极10右侧的边界 B与合成空间磁通量的一个峰一致。
另一方面，在对比示例中，转子101的性能的改变与空间磁通量的变化一致，从而放大了定子102的定子芯的振动。
更具体地，空间磁通量在磁极104与庶极105之间的所有边界处都具有相同的值。 例如,如图5中所示，磁极104左侧和右侧的边界C和D中的每个边界与空间磁通量的一个对应的谷一致。
另外，在本实施例中，磁极10的角宽度0 m和庶极11的角宽度0 c基于关系⑴ 进行设置，即Q m : 0 c = Bst : Br。
从而，磁极10的角宽度0 m变得大于庶极11的角宽度0 C。更具体地，在本实施例中，磁极10的角宽度0 m在电角度方面被设置成207°，而庶极11的角宽度0 c在电角度方面被设置成145°。因此，与根据对比示例的磁极104的角宽度(即180° )相比，磁极10的角宽度0 m增加了 15%。从而，与由根据对比示例的磁极104产生的磁通量的量相比，由磁极10产生的磁通量的量也增加了 15%。
另外，使用以上关系(I)，能够根据磁极10和庶极11 (或者转子芯13)的材料来适当地设置磁极10的角宽度0 m和庶极11的角宽度e C。
此外，在本实施例中，由于磁极10的角宽度0 m被设置成与庶极11的角宽度0 c 不同，因此，第一三相线圈27和第二三相线圈28的相绕组Ul至Wl和U2至W2中的每个相绕组的绕组节距j并不等于磁极10与庶极11之间的边界之间的间隔k。换言之，并非磁极10与庶极11之间的每个边界都位于定子线圈7的相变位置。因此，能够可靠地防止定子芯6的振动被放大。
例如，如图6中所示，磁极10左侧的边界A位于仅落在第二三相线圈28的相绕组 U2上的周向位置处。换言之，边界A不位于定子线圈7的相变位置处。相比较而言，磁极 10右侧的边界B位于第二三相线圈28的相绕组U2与第一三相线圈27的相绕组Ul之间的周向位置处。换言之，边界B位于定子线圈7的相变位置处。
另一方面，在对比示例中，磁极104的角宽度被设置成等于庶极105的角宽度。因而，定子线圈的U相绕组、V相绕组和W相绕组中的每一个的绕组节距j均等于磁极104与庶极105之间的边界的节距k。因而，磁极104与庶极105之间的每个边界均位于定子线圈的相变位置处。因此，定子102的定子芯的振动被放大了，从而显著增加了由定子芯的振动产生的电机噪声。
第二实施例
本实施例示出了与根据第一实施例的电机I具有几乎相同的结构的电机I ;因此， 下文中将仅描述这两者之间的区别。
在第一实施例中，如图I中所示,每个磁极10由一个永磁体12形成。另外，所有永磁体12都布置在转子3的与定子2面对的径向外周处。
相比较而言，在本实施例中，如图8所示，每个磁极由一对永磁体12形成。另外， 所有永磁体12都内嵌在转子芯13中。换言之，所有永磁体12都布置在转子3的与定子2 面对的径向外周的内侧。
更具体地，在本实施例中，转子芯13具有多个突出部16和多个磁体固定部分17。 突出部16形成在转子芯13的径向外周处并且以预定的等间隔在转子3的周向(即转子芯 13的周向)上间隔开。每个磁体固定部分17形成在一对周向相邻的突出部16之间，以使得每个磁体固定部分17按照与突出部16相同的方式径向向外突出。另外，每个磁体固定部分17具有内嵌在该磁体固定部分17中的一对永磁体12,从而形成一个磁极10。
另外，在每个磁体固定部分17中，将这对永磁体12内嵌为径向向外开口的、基本呈“V”形的形状。
另外，如在第一实施例中的那样，每个突出部16在转子3的径向外周处形成一个庶极11，庶极11与磁极10具有相反的极性。此外，磁极10的角宽度0 m被设置成大于庶极11的角宽度9 C。
根据磁极10和庶极11的以上结构，能够实现如第一实施例中所描述的一些优点。
第三实施例
本实施例示出了与根据第一实施例的电机I具有几乎相同的结构的电机I ;因此， 下文中将仅描述这两者之间的区别。
在第一实施例中，由连续的导电体形成了第一三相线圈27和第二三相线圈28的相绕组Ul至Wl和U2至W2中的每个相绕组。
相比较而言，在本实施例中，通过连接多个导电体段45，形成第一三相线圈27和第二三相线圈28中的相绕组Ul至Wl和U2至W2中的每个相绕组。
更具体地,如图9A中所示,每个导电体段45具有基本为U形的形状，以包括一对臂部46以及连接臂部46的转弯部47。
在形成定子线圈7时，首先，每个导电体段45从如图9A中以双点划线示出的、基本为U形的形状形变为相对于转弯部47对称地伸展臂部46，从而具有如图9A中以虚线示出的伸展的U形。接着，臂部46从定子芯6的一个轴侧(即图9B中的下侧)轴向地插入到定子芯6的对应的槽23中，以使得臂部46的远端部分在定子芯6的另一个轴侧(即图 9B中的上侧)从对应的槽23中突出。臂部46的那些容置在对应的槽23中的部分构成定子线圈7的槽内部分39。因此，臂部26在远端部分与槽内部分39之间的边界处弯曲，从而使得各个远端部分如图9A中以实线示出的那样朝着定子芯6的相对的周向延伸。
接着，导电体段45的臂部46的每对对应的远端46a例如通过焊接而连接在一起。 从而，获得定子线圈7。
另外，所有导电体段45的转弯部一起形成定子线圈7在定子芯6的一个轴侧的一个线圈端部38 ;所有导电体段45的臂部46的远端部分一起形成定子线圈7在定子芯6的另一个轴侧的另一个线圈端部38。
使用导电体段45，能够按照上述方式容易地形成定子线圈7并将定子线圈7组装到定子芯6，从而改善生产率。
另外，定子线圈7的线圈端部38可以密集地布置在定子芯6的两个轴侧，从而能够使电机10的尺寸最小化。
另外，分布式绕组电机中的定子线圈的线圈端部的尺寸通常大于集中式绕组电机。然而，通过利用导电体段45形成定子线圈7,能够抑制定子线圈7的线圈端部38在尺寸上的增加。
虽然已经示出并描述了以上具体实施例，然而本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改、改变和改进。
例如，在以上实施例中，电机I被构造为内转子型电机，其中，转子3布置在定子2 的径向内部。然而，本发明也可以应用于外部转子型电机，其中，转子布置在定子的径向外部。
另外，在以上实施例中，定子线圈7包括第一三相线圈27和第二三相线圈28。然而，定子线圈7还可以包括第一 m相线圈和第二 m相线圈，其中，m是2或者大于3的任意整数。
在以上实施例中，转子3被构造成使得对于每个磁极10，定子芯6的与该磁极 10面对的槽23的数量等于2m+l ;对于每个庶极11，与该庶极11面对的槽23的数量等于 2 in-1 o
然而，转子3还可以被构造成使得对于每个磁极10，定子芯6的与该磁极10面对的槽23的数量等于2m+n ;对于每个庶极11,与该庶极11面对的槽23的数量等于2m_n， 其中，n是大于I且小于2m的整数。
权利要求
1.一种包括电机和逆变器的电机系统，其中所述电机包括转子和定子，所述定子被布置成与所述转子面对，所述转子与所述定子之间形成有间隙，所述转子包括位于所述转子的与所述定子面对的外周处的多个磁极以及位于所述转子的所述外周处的多个庶极，所述多个磁极具有相同的极性，所述多个庶极具有与所述磁极相反的极性，所述磁极中的每一个均由至少一个永磁体形成，并且所述庶极中的每一个均由软磁材料形成，所述磁极与所述庶极交替布置在所述转子的周向上，所述定子包括定子芯和安装在所述定子芯上的定子线圈，所述定子芯具有多个槽，所述多个槽形成在所述定子芯的与所述转子面对的表面中， 并以预定间隔布置在所述定子芯的周向上，所述定子线圈包括彼此电绝缘的第一m相线圈和第二m相线圈，其中，m为大于I的整数，所述定子芯的针对每对周向相邻的磁极和庶极而设置的槽的数量等于4m，所述第一 m相线圈和所述第二 m相线圈中的每一个均包括m个相绕组，所述第一 m相线圈和所述第二 m相线圈容置在所述定子芯的槽中，以使得所述第一 m 相线圈的相绕组与所述第二m相线圈的相绕组交替布置在所述定子芯的周向上，以及所述逆变器对所述第一 m相线圈和所述第二 m相线圈通电，以使得所述第一 m相线圈和所述第二m相线圈在所述转子与所述定子之间的间隙中分别产生第一空间磁通量和第二空间磁通量，以及在所述转子的周向上，作为所述第一空间磁通量和所述第二空间磁通量的合成结果的合成空间磁通量的变化小于所述第一空间磁通量的变化和所述第二空间磁通量的变化。
2.根据权利要求I所述的电机系统，其中，所述第一m相线圈和所述第二m相线圈容置在所述定子芯的槽中，所述第一 m相线圈和所述第二 m相线圈之间具有空间相位差，所述逆变器包括第一 m相逆变器和第二 m相逆变器，所述第一 m相逆变器向所述第一 m相线圈提供第一 m相交流电，而所述第二 m相逆变器向所述第二 m相线圈提供第二 m相交流电，以及所述第一 m相交流电和所述第二 m相交流电之间设置有时间相位差，所述时间相位差在电角度方面与所述第一 m相线圈和所述第二 m相线圈之间的空间相位差相等。
3.根据权利要求2所述的电机系统，其中，m等于3，第一三相线圈和第二三相线圈之间的空间相位差在电角度方面等于30°，并且第一三相交流电和第二三相交流电之间的时间相位差在电角度方面也等于30°。
4.根据权利要求I所述的电机系统，其中，对于所述磁极中的每一个，所述定子芯的与该磁极面对的槽的数量大于2m，并且对于所述庶极中的每一个，所述定子芯的与该庶极面对的槽的数量小于2m。
5.根据权利要求I所述的电机系统，其中，形成所述磁极的所述永磁体布置在所述转子的与所述定子面对的所述外周处。
6.根据权利要求I所述的电机系统，其中，形成所述磁极的所述永磁体布置在所述转子的与所述定子面对的所述外周的内侧。
7.根据权利要求I所述的电机系统，其中，所述磁极中的每一个均具有角宽度0m，而所述庶极中的每一个均具有角宽度9 C，并且所述角宽度Qm和所述角宽度eC基于以下关系进行设置9 m ； Qc = Bst : Br,其中，Br是形成所述磁极的所述永磁体的剩余磁通密度，Bst是形成所述庶极的所述软磁材料的饱和磁通密度。
8.根据权利要求I所述的电机系统，其中，由多个导电体段形成所述第一m相线圈的相绕组和所述第二 m相线圈的相绕组中的每一个，所述导电体段中的每一个均具有基本为U形的形状，以包括转弯部以及一对臂部，所述转弯部连接所述臂部，并且所述导电体段的臂部的每对对应的远端连接在一起。
全文摘要
在一种电机系统中，电机包括转子和定子。转子包括磁极和庶极。定子包括定子芯和由第一m相线圈和第二m相线圈构成的定子线圈。定子芯的针对每对周向相邻的磁极和庶极而设置的槽的数量等于4m。第一m相线圈的相绕组与第二m相线圈的相绕组交替布置在定子芯的周向上。逆变器对第一m相线圈和第二m相线圈通电，以使得第一m相线圈和第二m相线圈分别产生第一空间磁通量和第二空间磁通量。在转子的周向上，作为第一空间磁通量和第二空间磁通量的合成结果的合成空间磁通量的变化小于第一空间磁通量的变化和第二空间磁通量的变化。
文档编号H02K3/12GK102545429SQ20111040280
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者谷口真 申请人:株式会社电装