永磁电机的制作方法

背景技术：

电机用于汽车系统、精密工具或工业驱动器中，并且可以具有在低噪声和低振动下操作的特定要求。电机中的噪声、振动或刺耳声的一些源可能是齿槽转矩、转矩脉动和电磁径向力以及其他空气动力源或机械源。具有高转矩密度的电机通常很可能产生噪声和振动，这可被视为是不可接受的。已经采用了不同的方法来减轻来自电机的噪声和振动，然而，随着对更高转矩密度的需求增加，必须开发新的策略或配置来减轻来自电机的噪声和振动。

技术实现要素：

公开了一种永磁电机(permanentmagnetmachine，永磁机)，所述永磁电机包括电机壳体和定子。电机壳体具有沿着中心纵向轴线在第一壳体端部与第二壳体端部之间延伸的内表面。定子设置在电机壳体内。定子具有定子芯，所述定子芯具有沿着中心纵向轴线在第一表面与第二表面之间延伸的外部表面。内表面和外部表面中的至少一个限定非连续区域，所述非连续区域被布置为使内表面与外部表面之间的接触点最小化。

还公开了一种设置有永磁电机的定子，所述定子包括定子芯。定子芯围绕中心纵向轴线设置。定子芯具有：外部表面，限定非连续区域；内部表面，与外部表面相对设置，外部表面和内部表面均沿着中心纵向轴线在第一表面与第二表面之间延伸；多个定子齿，从内部表面朝向中心纵向轴线径向延伸。

通过结合附图的以下描述，这些和其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其他特征以及优点将明显，在附图中：

图1a是设置在电机壳体内的限定了非连续区域的定子的局部立体图；

图1b是设置在限定了非连续区域的电机壳体内的定子的局部立体图；

图2a和图2b是具有非连续区域的定子的视图；

图3a和图3b是具有非连续区域的定子的视图；

图4-图8是具有非连续区域的定子的各种视图。

具体实施方式

现在参照附图，其中将参照具体实施例描述本发明，但不限制于此，应理解的是，公开的实施例仅是本公开的说明，其可以采取各种和替代形式体现。这些附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅是作为教导本领域技术人员以各种方式采用本公开的代表性基础。

参照图1a和图1b，示出了诸如永磁电机10的电机。永磁电机10包括电机壳体12和定子14，定子被布置为设置在电机壳体12内。

电机壳体12围绕中心纵向轴线20设置。电机壳体12包括内表面22，所述内表面沿着中心纵向轴线20在第一壳体端部24与第二壳体端部26之间延伸。第一壳体端部24可以是开口，第二壳体端部26可以是闭合端部。第二壳体端部26可以限定大致沿着中心纵向轴线20对准的开口28，轴等可以沿着中心纵向轴线延伸通过。

定子14设置在电机壳体12内并且固定到电机壳体12的内表面22。定子14包括围绕中心纵向轴线20设置的定子芯30。

参照图1a、图1b、图2a和图3a，定子芯30包括外部表面32、与外部表面32相对设置的内部表面34以及多个定子齿36。外部表面32和内部表面34均沿着中心纵向轴线20在第一表面40与第二表面42之间延伸。外部表面32面向电机壳体12的内表面22。定子芯30的外部表面32通常可以被称为定子14的背铁。多个定子齿36从内部表面34朝向中心纵向轴线径向延伸。槽44限定在多个定子齿36中的第一定子齿46与邻近于第一定子齿46设置的第二定子齿48之间。在这种布置中，槽44周向设置在第一定子齿46与第二定子齿48之间。

定子14可以采用各种分数槽拓扑(topologies)，例如，槽的数量和与定子14关联的磁极的数量之间的各种比率。分数槽拓扑影响关于多个定子齿36中的定子齿的绕组因数，并因此影响转矩密度。其中绕组因数越高，转矩密度越高。较高的转矩密度可能导致低阶振动模式。低模阶是由于磁极导致的n阶径向场和由于电枢反作用导致的n+2阶径向场的相互作用所致。低模阶导致定子变形，从而产生被感知为噪声的电机振动。

本公开试图通过修改或减少定子14与电机壳体12的内表面22之间的接触点54的数量(如图3b所示)，通过设置至少一个非连续区域60(如图1-图8所示)，和/或通过定子14和/或电机壳体12中的开口62(如图1a、图1b、图2a和图2b所示)，解决这些被感知为噪声的电机振动。

如图1b所示，非连续区域60可以通过电机壳体12的至少一个内表面22来限定，或者如图1a和图2a-图8所示，非连续区域60可以通过定子14的定子芯30的外部表面32来限定。在非连续区域60内，电机壳体12的内表面22与定子芯30的外部表面32之间的接触点54用于将定子14接合或连接到电机壳体12以及用于减少被感知为噪声的电机振动。

如图1b所示，非连续区域60可以围绕电机壳体12的内表面22延伸。非连续区域60可以通过电机壳体12的内表面22的凹陷区域64和/或定子14的外部表面32限定。凹陷区域64可以沿着横向于中心纵向轴线20设置的轴线从内表面22朝向电机壳体12的外表面延伸。如图1a和图2a-图8所示，非连续区域60可以围绕定子14的外部表面32延伸。非连续区域60可以通过定子14的外部表面32的凹陷区域64来限定，凹陷区域64沿着横向于中心纵向轴线20设置的轴线朝向定子14的内部表面34延伸。

凹陷区域64可以用于减少电机壳体12的内表面22与定子14的外部表面32之间的接触点54。在电机壳体12的内表面22上实施凹陷区域64(非连续区域60)并且保持定子14的均匀或基本上均匀的外部表面32，可以使由于定子14的外部表面32上的不连续导致的永磁电机10的磁性损失的可能性最小化。

开口62沿着中心纵向轴线20从第一表面40朝向第二表面42延伸。开口62径向设置在定子芯30的外部表面32与内部表面34之间。开口62可以从电机壳体12的设置在第一壳体端部24处的表面沿着中心纵向轴线20朝向第二壳体端部26延伸。

非连续区域60和/或开口62被布置为促进阻尼径向力，所述径向力可通过多个定子齿36中的定子齿和外部表面32传递到电机壳体12，从而减少被感知的噪声。

参照图1a、图1b、图2a、图2b和图8，非连续区域60至少部分地由第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个限定。第一凸起区域70和第二凸起区域72相对于定子芯30的外部表面32径向凸起。第一凸起区域70和第二凸起区域72可以至少部分限定接触点54，接触点被布置为与电机壳体12的内表面22接合，从而促进定子14与电机壳体12之间的连接。

如图2b所示，第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个与多个定子齿36中的定子齿径向和/或周向对准。第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个周向设置在多个定子齿36中的第一定子齿46与第二定子齿48之间，使得第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个与槽44周向对准。如图8所示，第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个周向延伸跨过第一定子齿46、槽44和第二定子齿48。

第一凸起区域70和第二凸起区域72可以由定子芯30的外部表面32限定，或者可以是设置在定子芯30的外部表面32上或接合到定子芯30的外部表面32的板等。第一凸起区域70被设置为靠近定子芯30的第一表面40。第二凸起区域72被设置为靠近定子芯30的第二表面42。第二凸起区域72与第一凸起区域70周向间隔开，使得在第一凸起区域70侧与第二凸起区域72侧之间限定有周向间隙74。第二凸起区域72与第一凸起区域70轴向间隔开。

参照图2b和图8，第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个包括第一侧80、第二侧82和接触表面84。第一侧80从外部表面32径向延伸。第二侧82设置为与第一侧80相对。第二侧82从外部表面32径向延伸。接触表面84在第一侧80与第二侧82之间周向延伸。接触表面84被布置为与电机壳体12的内表面22至少部分地接合或接触。

如图2a、图2b和图8所示，第一凸起区域70和第二凸起区域72中的至少一个具有轴向长度90和弧长度92。弧长度92可以大于轴向长度90。在至少一个实施例中，弧长度92可以小于或基本上等于轴向长度90。

参照图3a、图3b和图4-图7，非连续区域60可以是围绕电机壳体12的内表面22和/或定子14的外部表面32中的至少一个延伸的轮廓区域。轮廓区域可以是至少部分地由第一扰动(perturbation)100和第二扰动102中的至少一个限定的波状轮廓等。第一扰动100和第二扰动102中的至少一个由定子芯30的外部表面32限定。第一扰动100和第二扰动102中的至少一个至少部分地限定被布置为与电机壳体12的内表面22接合的接触点54，以促进定子14与电机壳体12之间的连接。

第一扰动100和第二扰动102中的至少一个径向地远离中心纵向轴线和外部表面32延伸。第一扰动100和第二扰动102中的至少一个在第一表面40与第二表面42之间轴向延伸。

如图3a、图5和图7所示，第一扰动100与多个定子齿36的定子齿周向对准。如图3a和图7所示，第二扰动102周向设置在多个定子齿36的第一定子齿46与第二定子齿48之间。

如图5所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个与多个定子齿36的定子齿周向对准。如图3b和图6所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个与周向设置在多个定子齿36的第一定子齿46与第二定子齿48之间的槽44周向对准。

第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106或周向宽度，所述周向宽度小于第一定子齿46和第二定子齿48中的至少一个的周向宽度。第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有周向宽度，所述周向宽度小于限定在多个定子齿36的第一定子齿46与第二定子齿48之间的槽44的周向槽宽度。

如图3b和图6所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106，所述弧长度基本上等于限定在多个定子齿36的第一定子齿46与第二定子齿48之间的槽44的周向槽宽度。

如图4所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106，所述弧长度基本上等于第一定子齿46、第二定子齿48以及限定在多个定子齿36的第一定子齿46与第二定子齿48之间的槽44的周向宽度。

第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106，所述弧长度基本上等于设置在多个定子齿36的第一定子齿46和第二定子齿48中的至少一个的相对周向侧上的槽的周向宽度。

如图5所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106，所述弧长度基本上等于多个定子齿36的第一定子齿46和第二定子齿48中的至少一个的周向宽度。

如图7所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106，所述弧长度小于限定在多个定子齿36的第一定子齿46与第二定子齿48之间的槽44的周向宽度。如图7所示，第一扰动100和第二扰动102中的至少一个具有弧长度106，所述弧长度基本上等于多个定子齿36的第一定子齿46和第二定子齿48中的至少一个的周向宽度。

由第一凸起区域70、第二凸起区域72和/或第一扰动100与第二扰动102限定的非连续区域60通过使连接断续来修改定子14的外部表面32与电机壳体12的内表面22之间的界面。在定子14的外围处添加的这些特征不影响永磁电机10的转矩或任何其他电磁性能。第一凸起区域70、第二凸起区域72和/或第一扰动100与第二扰动102的数量、大小以及围绕定子14的外部表面32或围绕电机壳体12的内表面22的位置可以变化。不管限定非连续区域60的特征的数量或位置如何，非连续区域60都减少通过多个定子齿36的一定子齿传递到电机壳体12的力，并且因此在不对电机转矩密度妥协的情况下通过减少定子14的变形来减少辐射噪声和振动。非连续区域60的数量、大小或位置可以变化以调整共振频率。

尽管仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，可以对本发明进行修改以并入在此以前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替换或等同布置。另外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但是应理解，本发明的多方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为由前述描述限制。