[發(fā)明專利]具有低轉矩脈動和低變動轉矩特性的分段機電機器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180054715.X
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN103210566B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 杰弗里·K·彼得;赫克托·烏爾塔多
• 申請（專利權）人: 北方動力系統(tǒng)公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K29/03;H02K1/27
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權代理有限公司 11262
• 代理人: 孫靜;王漪

相關申請資料

本申請要求2010年9月23日申請的名稱為“具有低轉矩脈動和低變動轉矩特性的分段機電機器（Sectionalized?Electromechanical?Machines?Having?Low?Torque?Ripple?and?Low?Cogging?Torque?Characteristics）”的美國臨時專利申請?zhí)?1/385,660的優(yōu)先權權益，該美國臨時專利申請通過引用以全文并入本文。

發(fā)明領域

本發(fā)明總體上是關于機電機器的領域。具體來說，本發(fā)明是針對一種具有低轉矩脈動和低變動轉矩特性的分段機電機器。

背景

機電機器，即發(fā)電機或電動機，可以用廣泛的大小來設計并配置，從例如相對小直徑伺服電動機和汽車交流發(fā)電機到相對大直徑水電渦輪機和用于輪船推進或其他用途的強力電動機。考慮到這些機器中的一些機器的大小，人們已經(jīng)關注于從例如成段的轉子或定子等一些較小組件來產(chǎn)生機器，從而實現(xiàn)制造、安裝和維護的簡便性。然而，當今的成段的設計具有多種缺陷，例如由于較難的制造和維護所致的增加的費用、對線圈的損壞的較大可能性、損失的轉矩和/或轉矩脈動和變動轉矩的增加。簡化制造和維護以及降低成本的一種已知方法是采用一種較不復雜的設計。

用于機電機器的較不復雜的設計的一個實施例是一種單齒同心纏繞設計。在這種設計中，定子或轉子的每一個齒都圍繞該齒同心地纏繞有一個單線圈。雖然這種設計可以比更復雜的纏繞模式便宜，但是它可能經(jīng)受由于變動轉矩和轉矩脈動所致的甚至更大的不利影響。為了解決這些問題，已經(jīng)開發(fā)各種齒偏斜方案，但是這些又增加了設計的成本并且可能由于組裝的困難而與分段的設計不兼容。

發(fā)明內容

本發(fā)明描述用于減少機電機器中的轉矩脈動和變動轉矩的設備和方法。在一個實施方式中，本發(fā)明是針對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種機電機器，該機電機器包括多個內部和外部結構，所述結構中的至少一者相對于所述結構中的另一者旋轉，多個轉子極安置在該旋轉結構上，多個定子極安置在另一結構上，其中這些轉子極和定子極協(xié)作而從旋轉產(chǎn)生電力或將電力轉換為旋轉。所述結構中的至少一者被形成為多個區(qū)段，每一個區(qū)段含有若干相應的極。包括一個或多個電路，所述轉子極或定子極通過這些電路協(xié)作，所述電路以一個或多個電氣相安排。在此實施方案中，區(qū)段的數(shù)目是相的數(shù)目的整數(shù)倍，電路的數(shù)目是電路的最大數(shù)目的一個因子，每個區(qū)段的極的數(shù)目是整數(shù)，該整數(shù)并非相的數(shù)目的整數(shù)倍，并且電路的最大數(shù)目對應于以下參數(shù)中的一者：如果每個區(qū)段的極的數(shù)目是偶數(shù)，那么將電路的最大數(shù)目設定為等于區(qū)段的數(shù)目的兩倍除以相的數(shù)目；或者，如果每個區(qū)段的極的數(shù)目是奇數(shù)，那么電路的最大數(shù)目為區(qū)段的數(shù)目的兩倍除以相的數(shù)目的結果的一半。

在另一實施方式中，本發(fā)明是針對一種機電機器，該機電機器具有多個轉子極和多個定子極，這些轉子極和定子極協(xié)作而從旋轉產(chǎn)生電力或將電力轉換為旋轉。這種機電機器包括：多個內部和外部結構，所述結構中的至少一者相對于所述結構中的另一者旋轉，其中這些轉子極安置在該旋轉結構上，這些定子極安置在另一結構上，所述結構中的至少一者包括多個區(qū)段；并且其中包括該多個區(qū)段的該結構的這些極是被安排在多組極中作為多個分段極，所述多個區(qū)段中的每一者中安置一組極，并且每一組具有兩個末端極，在每一個區(qū)段末端處有一個末端極，并且末端極是分布于電路中而使得由于末端極變化所致的轉矩脈動最小。另外，每一組內的極可以作為在該機器的操作中待減少的一個轉矩脈動諧波的頻率的函數(shù)來定位。

在又一實施例中，本發(fā)明是針對一種在一個機電機器中的轉子或定子的片段，該機電機器具有多個轉子極和多個定子極，這些轉子極和定子極協(xié)作而從旋轉產(chǎn)生電力或將電力轉換為旋轉。該機器包括：多個內部和外部結構，所述結構中的至少一者相對于所述結構中的另一者旋轉，其中這些轉子極安置在該旋轉結構上，這些定子極安置在另一結構上，所述結構中的至少一者包括多個區(qū)段；其中包括該多個區(qū)段的該結構的這些極是被安排在多組極中作為多個分段極，該多個區(qū)段中的每一者中安置一組極，并且每一組具有兩個末端極，在每一個區(qū)段末端處有一個末端極，每一組內的這些分段極是以一個區(qū)段極間距來安排，該區(qū)段極間距是在該機器的操作中至少待減少的一個轉矩脈動諧波的頻率的函數(shù)，鄰近區(qū)段的這些末端極是以一個邊界極間距來間隔，該邊界極間距是該區(qū)段極間距的函數(shù)；并且其中該片段被配置并定尺寸而形成該多個區(qū)段中的一者，其中每一個所述區(qū)段被配置為多個可裝卸式此類片段中的一者。