[發明專利]電動馬達中的不對稱定子齒

有效

• 申請號: 201210141192.9
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102780286A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: S.朱爾科維奇;X.周;Q.牛;K.M.拉曼;J.C.摩根特;X.韓;E.L.凱澤
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/27
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 崔幼平

技術領域

本公開涉及用于電動馬達的定子。

背景技術

在此部分中的陳述僅提供與本公開內容相關的背景信息。因此，這樣的陳述不意于構成對現有技術的承認。

已知的電動馬達包括將電力轉化為機械轉矩的永磁體電動馬達。永磁體電動馬達可為多相內永磁體（IPM）電動馬達，其包括供轉子元件插入其中的環形定子。已知的定子包括環形定子芯和多個電繞組。已知的定子芯包括多個徑向向內伸出的齒元件，齒元件平行于電動馬達的縱軸線并限定定子的內周邊。相鄰的徑向向內伸出的齒元件形成沿徑向取向的縱向縫。電繞組由多股適合導電材料（例如銅或鋁）制成，并被編織或以其它方式布置為線圈組從而插入齒元件之間的沿徑向取向的縫中。電繞組以環形方式圍繞定子芯的周邊電串聯布置，其中每個電繞組關聯于電動馬達的單個相。電繞組的每個線圈組提供馬達操作的單一相的單一極。在定子芯中的沿徑向取向的縫的量基于用于電動馬達的電布線繞線的相和極的量而確定。這樣，三相、兩極感應馬達將具有被構造為六個線圈組的電繞組，其中線圈組被構造為六個縫或量是六的倍數的縫。通過電繞組的電流用于產生旋轉磁場，該磁場作用在轉子上以在轉子的軸上引起轉矩。

已知的用于永磁體電動馬達的轉子包括轉子芯，轉子芯被附接到限定旋轉軸線的旋轉軸。已知的轉子具有在轉子芯的外表面的近處沿周邊定位的多個轉子磁體，其中每個轉子磁體相對于旋轉軸線沿縱向對準。

已知的永磁體電動馬達包括：在定子的齒元件與轉子的外表面之間的氣隙。氣隙是必要的設計特征，以適應制造容差、有利于組裝、并適合其它已知因素。氣隙優選地被最小化，因為增大的氣隙引起磁通量減小并由此使輸出轉矩減小。

當電流流動經過定子繞線時，沿與作用到轉子元件的轉子磁體上的定子部分的單一相相關聯的電繞組引發磁場。磁場在轉子的旋轉軸上引發轉矩。當磁場引發足夠轉矩以克服支承摩擦和任何引發的在軸上的轉矩負載時，轉子使軸旋轉。

在操作時，包括轉矩波動（ripple）的馬達轉矩輸出的不連續與氣隙的量值相關聯。氣隙和相關的馬達轉矩輸出的不連續影響最大馬達轉矩輸出并影響電動馬達的噪音、振動和跳動（harshness）性能。

永磁體電動馬達的設計包括與磁學、力學、熱力學、電子學、聲學、和材料科學相關的因素。已知的是，性能需求、包裝限制、和成本對于影響設計特征的馬達設計施加限制。已知的性能需求包括最大馬達轉矩輸出、轉矩波動、和定位轉矩（cogging?torque），其影響電動馬達的噪音、振動、和跳動性能。已知的永磁體電動馬達由于永磁體和電樞磁動力而相對于轉子角度位置具有非正弦的通量分布。非正弦的通量分布引起轉矩脈動，這反映為速度波動、噪音和振動。轉矩脈動可使永磁體電動馬達的性能惡化，且優選地被最小化。轉矩脈動影響性能，包括效率、可聽噪音、振動、和跳動。對性能的影響在不同操作點處變化，即，轉矩脈動可響應于在不同速度和轉矩輸出的操作而變化。已知的減少或最小化轉矩脈動的策略包括：使磁體在轉子中的位置偏斜以使轉矩波動最小，調節定子和/或轉子的特定設計特征以在特定操作點處實現最小轉矩波動或實現最大馬達轉矩輸出，和執行控制策略以通過定子電流產生逆向轉矩分量。

發明內容

一種永磁體馬達包括：永磁體轉子；圍繞所述轉子的定子，所述定子具有朝向所述定子的縱軸線而沿徑向向內取向的多個齒，其中每個齒具有齒長和齒尖表面幾何形狀。不對稱的氣隙由齒長和齒尖表面幾何形狀的變化限定。

附圖說明

現在將通過示例參照附圖描述一個或多個實施例，其中：

圖1是根據本公開內容的電動馬達的截面圖，其中，電動馬達包括安裝在軸上并插入中空柱形定子中的轉子；

圖2是根據本公開內容的電動馬達的局部截面圖；和

圖3是根據本公開內容的為電動馬達的定子的齒選擇優選的不對稱周向樣式的過程的流程圖。

具體實施方式