專利名稱：定子極數(shù)減少了的改進(jìn)型多相無(wú)刷電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種無(wú)刷永磁電機(jī)，用于汽車、家用電氣和工業(yè)。
本發(fā)明尤其涉及一種多相、無(wú)刷、永磁電機(jī)，其具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，其中定子極數(shù)少于轉(zhuǎn)子極數(shù)。
背景技術(shù)：
對(duì)于三相交流電機(jī)，在轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子齒數(shù)之間有很多組合。其中，8個(gè)轉(zhuǎn)子極數(shù)和12個(gè)定子齒數(shù)的組合，其通常被稱為2-3系統(tǒng)，應(yīng)用的比鉸廣泛。(例如，參考日本專利第一次公告H06-261513)附圖16顯示了傳統(tǒng)的應(yīng)用2-3系統(tǒng)的三相交流電機(jī)。
如附圖16所示，電機(jī)包括轉(zhuǎn)子1和定子2。轉(zhuǎn)子1設(shè)置有轉(zhuǎn)子鐵芯6和8個(gè)永磁體3布置在轉(zhuǎn)子鐵芯6的表面。定子2設(shè)置具有定子鐵芯7，其具有12個(gè)齒4，定子繞組5以集中繞組的方式纏繞在定子鐵芯7上。
根據(jù)集中繞組的方式，定子繞組7是分開的形式以提高定子繞組5的占空系數(shù)。特別的，如附圖19所示，每個(gè)4分為兩個(gè)部分4a和4b，其間插入纏繞在線軸上的定子繞組5。
而且，如附圖17所示，對(duì)于轉(zhuǎn)子極具有一個(gè)節(jié)距對(duì)應(yīng)180°的電角度，定子極在齒4的內(nèi)端具有對(duì)應(yīng)120°電角度的角跨度α。定義繞組系數(shù)為k為cos((180°-α)/2)，這樣此處k等于0.866。必須的，由于齒4之間的槽是開放式的，電角度α在100°到110°之間，因此，繞組系數(shù)k具有較小的值0.766到0.82。
此外，如果使用分布式繞組取代集中式繞組，定子極的角跨度對(duì)應(yīng)的電角度α變?yōu)?80°，如附圖18所示，據(jù)此，繞組系數(shù)將k為1。
上述傳統(tǒng)的電機(jī)具有如下的缺點(diǎn)。
由于定子極的角跨度在電角度方面相對(duì)于轉(zhuǎn)子節(jié)距小，通過(guò)定子繞組5的電流小，減小了力矩。進(jìn)一步，由于小的繞組系數(shù)k，電機(jī)的輸出功率和效率都低。
而且，雖然通過(guò)分離定子鐵芯7提高了定子繞組5的占空比，但在定子鐵芯7的分離部的連接處的磁阻增加了，這樣降低了電機(jī)的輸出功率和效率。
此外，電機(jī)內(nèi)定子鐵芯7的分離結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了磁阻的不均衡，導(dǎo)致增加了電機(jī)的振動(dòng)和噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)之一是克服上述傳統(tǒng)電機(jī)的缺陷。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目標(biāo)是提高一種改進(jìn)的多級(jí)無(wú)刷電機(jī)確保電機(jī)高的效率。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種包括定子和轉(zhuǎn)子的A相無(wú)刷電機(jī)，其中A為大于或等于2的整數(shù)。
定子有q個(gè)定子極，其中q為大于或等于A的整數(shù)。定子極形成s個(gè)定子極組，每個(gè)組包括A個(gè)定子極，每個(gè)定子極對(duì)應(yīng)A相中的一個(gè)，其中S為定于(q/A)的整數(shù)。
轉(zhuǎn)子有p個(gè)轉(zhuǎn)子極，其中p為大于或等于2的整數(shù)，轉(zhuǎn)子極布置成面對(duì)定子極。
進(jìn)一步，在無(wú)刷電機(jī)中，p≥q，并且定子極布置在電機(jī)的圓周方向，這樣S個(gè)定子極組每個(gè)中A個(gè)定子極中任意相鄰的兩個(gè)之間電角度差為(360°/A)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)中，相對(duì)于附圖16顯示的傳統(tǒng)的電機(jī)，定子極數(shù)減少了，定子繞組的可用空間增加了。
因此，定子繞組可以使用更大的導(dǎo)線截面積和相同的匝數(shù)，這樣減少了電極的銅耗和鐵耗。另外，定子繞組可以使用更多的匝數(shù)和相同的導(dǎo)線截面積，這樣對(duì)于產(chǎn)生同樣的轉(zhuǎn)矩，減少了電流以及電機(jī)的銅耗。結(jié)果，保證了電機(jī)高的效率。
優(yōu)選的，在無(wú)刷電機(jī)，在不同的s組的任意鄰接的一對(duì)定子電極的角度差等于(360°×(A-1)/A)和(360°×(A-1)A-180°)中的一個(gè)。
優(yōu)選的，無(wú)刷電機(jī)配置成和一個(gè)或多個(gè)其他電機(jī)結(jié)合。
在無(wú)刷電機(jī)中，p可以等于4×N，同時(shí)q＝3×N，其中N為正整數(shù)。
在無(wú)刷電極中，p可以等于6×N，同時(shí)q＝3×N，其中N為正整數(shù)。
在無(wú)刷電極中，p可以等于8×N，同時(shí)q＝3×N，其中N為正整數(shù)。
在無(wú)刷電極中，p可以等于10×N，同時(shí)q＝6×N，其中N為正整數(shù)。
在無(wú)刷電極中，p也可以等于4×N，同時(shí)q＝2×N，其中N為正整數(shù)。
在無(wú)刷電極中，p也可以等于6×N，同時(shí)q＝4×N，其中N為正整數(shù)。
在無(wú)刷電極中，p也可以等于6×N，同時(shí)q＝2×N，其中N為正整數(shù)。
優(yōu)選的，在無(wú)刷電機(jī)中，每個(gè)定子極具有的角跨度對(duì)應(yīng)的電角度的范圍為120°到180°。進(jìn)一步，定子極形成第一極群，轉(zhuǎn)子極形成第二極群，第一和第二極群中至少一個(gè)中的極是斜置的。
優(yōu)選的，在無(wú)刷電機(jī)，定子極形成第一極群以及轉(zhuǎn)子極形成第二極群，第一和第二極群中至少一個(gè)中的每個(gè)極這樣成型，以使每個(gè)極和面對(duì)每個(gè)極的任一極之間的氣隙逐漸從每個(gè)極的圓周中心增大到其末端。
優(yōu)選的，在無(wú)刷電極中，轉(zhuǎn)子包括由軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件以及多個(gè)永磁體，以及多個(gè)開口或者非磁性部件布置在轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件上來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)轉(zhuǎn)子極磁通密度的分布。進(jìn)一步，在每個(gè)轉(zhuǎn)子極，開口或非磁性部件沿電機(jī)圓周方向間隔電角度間隔D，轉(zhuǎn)子極為E，其中有這樣一個(gè)關(guān)系，在E轉(zhuǎn)子的每個(gè)或者其他E轉(zhuǎn)子極的每個(gè)的開口或非磁性部件之間的電角度位置差為D/E，其中E為大于或等于2的整數(shù)。
在無(wú)刷電機(jī)中，轉(zhuǎn)子配置成具有轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件和布置在轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件表面的多個(gè)永磁體。
在無(wú)刷電機(jī)中，轉(zhuǎn)子配置成具有轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件和插入在轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件的多個(gè)永磁體。
優(yōu)選的，至少一個(gè)定子極布置成具有角度位置，其從參考角度位置偏移一個(gè)轉(zhuǎn)換角度，對(duì)應(yīng)的電角度為180°的整數(shù)倍。
優(yōu)選的，在無(wú)刷電機(jī)中，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極布置成具有角度位置，其從參考角度位置偏移一個(gè)轉(zhuǎn)換角度，對(duì)應(yīng)的電角度為180°的整數(shù)倍。
優(yōu)選的，在無(wú)刷電機(jī)中，定子包括定子鐵心，其具有q個(gè)齒，定子繞組纏繞在定子鐵芯上，其中定子鐵芯有定子迭片整體疊成。


本發(fā)明將通過(guò)下述的詳細(xì)描述和本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖得到充分的理解，但，其中并不將發(fā)明限定為實(shí)施例，只是為了解釋和理解。
附圖中附圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖；
附圖2是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第一變形的剖視圖；附圖3是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第二變形的剖視圖；附圖4是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第三變形的剖視圖；附圖5是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第四變形的剖視圖；附圖6是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第五變形的剖視圖；附圖7是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第六變形的剖視圖；附圖8是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第七變形的剖視圖；附圖9是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第八變形的剖視圖；附圖10是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第九變形的剖視圖；附圖11是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第十變形的剖視圖；附圖12是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第十一變形的剖視圖；附圖13是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第十二變形的剖視圖；附圖14是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第十三變形的剖視圖；附圖15是附圖1中的無(wú)刷電機(jī)的第十四變形的剖視圖；附圖16是傳統(tǒng)無(wú)刷電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖；附圖17是附圖16中傳統(tǒng)無(wú)刷電機(jī)中轉(zhuǎn)子極節(jié)距和定子極角跨度關(guān)系的示意圖；附圖18是用于無(wú)刷電極繞組分布方法的示意圖；附圖19是用于附圖16中傳統(tǒng)無(wú)刷電機(jī)定子鐵芯分解結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖1-15描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
應(yīng)當(dāng)指出，為了清楚和理解，本發(fā)明不同的實(shí)施例中具有相同功能的相同的元件在每個(gè)附圖盡可能使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。
附圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的三相，無(wú)刷永磁電機(jī)M1的整體結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子10有8個(gè)轉(zhuǎn)子極。更特別的，轉(zhuǎn)子10包括轉(zhuǎn)子鐵芯11和多個(gè)永磁體13。轉(zhuǎn)子鐵芯11由軟磁材料制成。永磁體13插入轉(zhuǎn)子鐵芯11，并且例如是稀土金屬制成。轉(zhuǎn)子鐵芯11是這樣成型的，使轉(zhuǎn)子鐵芯11的外表面在轉(zhuǎn)子極之間的邊界(或過(guò)渡)處輻射性的向內(nèi)凹陷。每一個(gè)轉(zhuǎn)子極的外表面形成有圓弧，該圓弧的半徑小于轉(zhuǎn)子10的半徑。
進(jìn)一步，在每個(gè)轉(zhuǎn)子極，在永磁體13之間布置多個(gè)開口12來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子極的磁通密度分布。更特別的，永磁體13產(chǎn)生的磁通被阻止通過(guò)開口12沿著電機(jī)M1的圓周方向延伸。進(jìn)一步，開口12被定向來(lái)集中磁通到轉(zhuǎn)子極圓周中心。接著，磁通密度在轉(zhuǎn)子極的圓周中心最高，在圓周末端(例如，邊界部分)最低，這樣，磁通密度的分布接近正弦波的形式。
因此，通過(guò)具有插入永磁體13的上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，就可以得到理想的磁通分布，從而增加了電極M1的輸出轉(zhuǎn)矩。
此外，通過(guò)轉(zhuǎn)子極之間的邊界部分的磁通通常對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩有很小的貢獻(xiàn)。相反，在邊界部分高的磁通密度會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。據(jù)此，在本實(shí)施例中，邊界部分凹入來(lái)降低此處的磁通密度。
應(yīng)當(dāng)指出，作為開口12的替代，非磁性部件可以插入在轉(zhuǎn)子鐵芯11來(lái)得到相同的效果。
定子20有6個(gè)定子極。更特別的，定子20包括定子鐵芯23和定子繞組23。定子鐵芯23有6個(gè)齒21形成定子20的凸極，在齒21之間形成6個(gè)槽。定子繞組22纏繞在定子鐵芯23的齒21上。進(jìn)一步，在本實(shí)施例，定子鐵芯23具有整體結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)薄的定子疊片堆疊在一起形成定子鐵芯23。
和如附圖16所示的傳統(tǒng)的電機(jī)相比，更具本實(shí)施例的電機(jī)M1具有較少的定子極和數(shù)目相同的轉(zhuǎn)子極。更特別的是，在傳統(tǒng)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子極數(shù)的比為(8∶12)；然而，在電機(jī)M1中，該比值為(8∶6)。
此外，定子20的定子極形成兩個(gè)不同的定子極組。第一組包括三個(gè)定子極分別對(duì)應(yīng)U、V、W相，具有電角度位置為0°、120°、240°。這樣，在第一組任一鄰接的定子極之間的角位置差為(360°/3)，即120°。
第二組也包括三個(gè)定子極分別對(duì)應(yīng)U、V、W相。
當(dāng)定子繞組22以和第一組相同的方向纏繞在第二組的定子上時(shí)，第二組的定子極具有相應(yīng)的電角度位置0°、120°、240°。這樣，第二組任意鄰接的定子極之間的電角度位置差也為(360°/3)，即120°。進(jìn)一步，在不同組中的任意定子極對(duì)之間的電角度位置差，例如第一組W相的定子極和第二組U相的定子極組成的對(duì)，等于(360°×(3-1)/3)，即240°。
另外，當(dāng)定子繞組22以和第一組相反的方向纏繞在第二組的定子上時(shí)，第二組的定子極具有相應(yīng)的電角度位置為180°、300°、420°。這樣，第二組任意兩個(gè)鄰接的定子極之間的電角度位置差為(360°/3)，例如120°。但是，在這種情況下，在不同組任意鄰接的定子極對(duì)之間電角度位置差，例如，第一組W相的定子極和第二組U相定子極組成的對(duì)，等于(360°×(3-1)/3-180°)，即60°。
上述的根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)M1具有下述優(yōu)點(diǎn)。
在電機(jī)M1，定子極的數(shù)目q(q＝6)小于轉(zhuǎn)子極的數(shù)目p(p＝8)(即p＞q)。這樣，電機(jī)M1和如附圖16所示的傳統(tǒng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)之間有完全的不同，傳統(tǒng)電機(jī)中p＝2×4，q＝3×4，以及因此p＜q。
由于電機(jī)M1中定子極數(shù)減少了，相應(yīng)定子繞組22的可用空間增加了。接著，定子繞組22就可以使用具有較大的截面積和相同的匝數(shù)的銅導(dǎo)線，這樣減少了電機(jī)M1的銅耗和鐵耗。另外，定子繞組22也可以使用具有更多匝數(shù)和同樣截面積的銅導(dǎo)線，這樣，在產(chǎn)生同樣的轉(zhuǎn)矩時(shí)減少了對(duì)電流的要求和電機(jī)M1的銅耗。結(jié)果，保證了電機(jī)M1的高的效率。
此外，電機(jī)M1的輸出功率P和轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系如下P＝V×I＝dφ/dt×I＝N×T其中，V是電壓，I是電流，φ是磁通，t是時(shí)間，以及N是匝數(shù)。
在電機(jī)M1中，定子鐵芯23由定子迭片堆疊整體形成。
定子鐵芯23的集成結(jié)構(gòu)，可以消除另外可能由附圖19中顯示的分離結(jié)構(gòu)引起的磁路的不平衡。進(jìn)一步，集成結(jié)構(gòu)也可以增強(qiáng)定子鐵芯23的剛度。從而，隨著磁阻的平衡和定子鐵芯23剛度的增強(qiáng)，可以提高電機(jī)M1的效率同時(shí)減少振動(dòng)和噪音。
在電機(jī)M1中，由于減少了定子極的數(shù)目和定子鐵芯23的集成結(jié)構(gòu)，可以確保在定子鐵芯23的定子極之間形成槽的寬的開口。
據(jù)此，可以之間在定子齒21上纏繞定子繞組22。替代的，也可以將事先繞好的定子繞組22插入定子鐵芯23的槽中。使用其中任意一種方法，都可以提高電機(jī)M1的效率。
在電機(jī)M1中，每個(gè)定子極具有的角跨度對(duì)應(yīng)的電角度范圍是120°到180°。因此，繞組系數(shù)k的范圍為0.866到1.0。
在繞組系數(shù)k的范圍內(nèi)，可以提高電機(jī)M1的輸出功率和效率。
在電機(jī)M1中，每個(gè)轉(zhuǎn)子極這樣成型，以使轉(zhuǎn)子極和面對(duì)轉(zhuǎn)子極的任意定子極之間的氣隙從轉(zhuǎn)子極圓周表面增大到轉(zhuǎn)子極圓周末端。
具有這樣形狀的轉(zhuǎn)子極，可以抑制電機(jī)M1圓周方向磁通的快速變化，這樣減少了電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和變動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
在電機(jī)M1中，在永磁體13之間布置開口12來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)轉(zhuǎn)子極的磁通密度分布。
從而，通過(guò)布置開口12可以得到理想的磁通密度分布，從而增加了電機(jī)M1的輸出轉(zhuǎn)矩。
此外，在每個(gè)轉(zhuǎn)子極，開口12沿轉(zhuǎn)子10的圓周方向間隔電角度間隔D布置。并且，對(duì)于E個(gè)轉(zhuǎn)子，有以下關(guān)系，E個(gè)轉(zhuǎn)子每一個(gè)開口12和E個(gè)轉(zhuǎn)子另一個(gè)開口12之間的電角度位置差等于D/E，其中E為大于或等于2的整數(shù)。
更具體地說(shuō)，在附圖1中，每4個(gè)右側(cè)轉(zhuǎn)子極中有3個(gè)開口12，每4個(gè)左側(cè)轉(zhuǎn)子極中有4個(gè)開口12。在同一轉(zhuǎn)子極任意鄰接的兩個(gè)開口12之間電角度差為45°(即D＝45°)。而且，4個(gè)右側(cè)轉(zhuǎn)子極的每一個(gè)開口12和4個(gè)左側(cè)轉(zhuǎn)子極中一個(gè)開口12之間的電角度位置差為22.5°。也就是說(shuō)，在這種情況下，E等于2并且有4對(duì)轉(zhuǎn)子極滿足上述關(guān)系。
具有這種開口12布置，可以通過(guò)其他同樣的轉(zhuǎn)子極對(duì)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，抵消其中一個(gè)轉(zhuǎn)子極產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
雖然顯示并描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員和本發(fā)明的使用者，可以理解的，在不背離公開思想的思想的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種不同的修改、變化和改進(jìn)。
例如，上述電機(jī)M1可以用于家用電器，諸如電冰箱和空調(diào)，汽車以及工業(yè)。
并且，在前述的實(shí)施例中，通過(guò)插入永磁體13到轉(zhuǎn)子鐵芯11得到轉(zhuǎn)子10，也可以通過(guò)其他方法，例如，布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11的表面。
電機(jī)M1優(yōu)選的配置成和一個(gè)或多個(gè)其他電機(jī)聯(lián)合以提高轉(zhuǎn)矩和輸出功率。
雖然在前述實(shí)施例中，電機(jī)M1配置成三相電機(jī)(即A＝3)，但是電機(jī)也可以配置成任何大于或等于2的相數(shù)(即A≥2)。
附圖2顯示了電機(jī)M1的第一變形，為4p3s三相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11的表面形成并具有3個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20具有3個(gè)齒21形成3個(gè)定子極。這里4p3s代表轉(zhuǎn)子極數(shù)等于4，定子極數(shù)等于3。
根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)M1的第一變形屬于無(wú)刷電機(jī)的第一組，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于4×N同時(shí)定子極數(shù)等于3×N，其中N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第一組電機(jī)是，例如，8p6s和12p9s電機(jī)。
附圖3顯示了電機(jī)M1的第二變形，6p3s三相交流電極，其中，轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11的表面形成并具有6個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20有3個(gè)齒21形成3個(gè)定子極。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)M1的第二變形屬于第二組無(wú)刷電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于6×N，定子極數(shù)等于3×N，N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第二組電機(jī)是，例如，12p6s和18p9s電機(jī)。
附圖4顯示了電極M1的第三變形，8p3s三相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成并且具有8個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20有3個(gè)齒形21成3個(gè)定子極。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)M1的第三變形屬于第三組無(wú)刷電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于8×N，定子極數(shù)等于3×N，其中N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第三組電機(jī)是，例如16p6s和24p9s電機(jī)。
附圖5顯示了電機(jī)M1的第四變形，10p6s三相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成并且具有10個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20具有6個(gè)齒21形成6個(gè)定子極。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)M1的第四變形屬于第四組無(wú)刷電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于10×N，定子極數(shù)等于6×N，其中N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第四組電機(jī)是，例如20p12s和30p24s電機(jī)。
附圖6顯示了電機(jī)M1的第五變形，4p2s兩相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成并且具有4個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20具有2個(gè)齒21形成2個(gè)定子極。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)M1的第五變形屬于第五組無(wú)刷電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于4×N，定子極數(shù)等于2×N，其中N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第五組電機(jī)是，例如8p4s和12p6s電機(jī)。
附圖7顯示了電機(jī)M1的第六變形，6p4s兩相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成并且具有6個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20具有4個(gè)齒21形成4個(gè)定子極。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)M1的第六變形屬于第六組無(wú)刷電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于6×N，定子極數(shù)等于4×N，其中N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第六組電機(jī)是，例如12p8s和18p12s電機(jī)。
附圖8顯示了電機(jī)M1的第七變形，6p2s兩相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成并且具有6個(gè)轉(zhuǎn)子極，定子20具有2個(gè)齒21形成2個(gè)定子極。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)M1的第七變形屬于第七組無(wú)刷電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子極數(shù)等于6×N，定子極數(shù)等于2×N，其中N為正整數(shù)。其他在實(shí)際中用到的第七組電機(jī)是，例如12p4s和18p6s電機(jī)。
附圖1-8顯示的無(wú)刷電機(jī)具有各自的特征。例如，轉(zhuǎn)子極數(shù)p涉及允許的電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。進(jìn)一涉，轉(zhuǎn)子極數(shù)p和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率成比例，轉(zhuǎn)子極數(shù)p和轉(zhuǎn)數(shù)和電機(jī)的鐵耗有很大關(guān)系，并且和電機(jī)的允許驅(qū)動(dòng)頻率相關(guān)。據(jù)此，有必要為更高速的無(wú)刷電機(jī)設(shè)置更小的p值。
此外，定子極數(shù)q減少了，轉(zhuǎn)矩趨于增加；同時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩部分的數(shù)量減少了，這樣，電極的振動(dòng)和噪聲增加了。
而且，相數(shù)A也是一個(gè)重要因素。例如，兩相無(wú)刷電機(jī)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但是，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的逆變器的結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜。三相無(wú)刷電極最廣泛使用但驅(qū)動(dòng)其的逆變器是簡(jiǎn)單的。相數(shù)A不小于4，可以實(shí)現(xiàn)高運(yùn)行品質(zhì)的電機(jī)，但是，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的逆變器是復(fù)雜的。
據(jù)此，考慮到上述的特性，優(yōu)先選擇根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷電極應(yīng)用于特殊的應(yīng)用。
附圖9顯示了電機(jī)M1的第八變形，8p6s兩相交流電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置永磁體13在轉(zhuǎn)鐵芯11表面形成并且具有8個(gè)子極，定子20具有6個(gè)齒21形成6個(gè)定子極，每個(gè)定子極具有對(duì)應(yīng)電角度為180°的角跨度。也就是說(shuō)，每個(gè)定子極的角跨度等于轉(zhuǎn)子的節(jié)距。
附圖10沿電機(jī)的圓周方向顯示了電機(jī)M1的第九變形，其中定子20是斜置的，每個(gè)定子極具有對(duì)應(yīng)電角度為180°的角跨度。
通過(guò)如上述斜置定子20，繞組系數(shù)k提高了。附加的，可以斜置轉(zhuǎn)子10，同定子20一起或取代之，也可以達(dá)到同樣的效果。
附圖11顯示了電機(jī)M1的第十變形，其中定子鐵心23的齒21具有改進(jìn)的形狀。更特別的，每個(gè)齒21的內(nèi)表面在圓周中心部分25具有圓弧狀的外形，并且在圓周末端24從圓弧逐漸向外延伸。從而，定子鐵芯23的內(nèi)徑在圓周末端部分24逐漸增加，這樣，定子20和轉(zhuǎn)子10之間的氣隙在圓周末端部分24也逐漸增加。
具有改進(jìn)形狀的定子齒21，可以抑制磁通在電極圓周方向的快速變化，這樣減少了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和變動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
附圖12顯示了電機(jī)M1的第十一實(shí)施例，其中應(yīng)用到定子極的開口12的數(shù)量增加了，以得到更接近正弦波的磁通密度分布。
從而，隨著磁通密度分布的改善，可以減少脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提高電極的輸出轉(zhuǎn)矩。附加的，如前述的，可以布置非磁性部件在每個(gè)定子極取代開口12來(lái)達(dá)到同樣的效果。
附圖13顯示了電機(jī)M1的第十二變形，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置多個(gè)永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成，每個(gè)永磁體13在外表面具有相同的形狀，在電機(jī)M1內(nèi)。
附圖14顯示了電機(jī)M1的第十三變形，其中至少一個(gè)定子極如此布置，使得其具有從對(duì)應(yīng)電角度180°的整數(shù)倍的參考角度位置偏移一個(gè)位差角SSA的角度位置。
具有上述布置的定子極，可以減少頻率為位差角SSA整數(shù)倍的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
附圖15顯示了電極M1的第十四變形，其中轉(zhuǎn)子10通過(guò)布置多個(gè)永磁體13在轉(zhuǎn)子鐵芯11表面形成，其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極如此布置，使得其具有從對(duì)應(yīng)電角度180°的整數(shù)倍的參考角度位置偏移一個(gè)位差角RSA的角度位置。
具有上述布置的轉(zhuǎn)子極，可以減少頻率為位差角RSA整數(shù)倍的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
除了上述的變形之外，其他本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出的修改、變形、改進(jìn)也在所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種A相無(wú)刷電機(jī)，其中A為大于或等于2的整數(shù)，包括一個(gè)具有q個(gè)定子極的定子，其中q為大于或等于A的整數(shù)，這些定子極形成S個(gè)定子極組，每個(gè)組有A個(gè)定子極，每個(gè)定子級(jí)對(duì)應(yīng)A相中的一相，其中S為等于(q/A)的整數(shù)；以及一個(gè)具有p個(gè)轉(zhuǎn)子極的轉(zhuǎn)子，其中p為大于或等于2的整數(shù)，其布置使這些轉(zhuǎn)子極面對(duì)這些定子極，其中p≥q，以及其中這些定子沿該電機(jī)的圓周布置，使得在S個(gè)定子極組的每個(gè)中的這些A個(gè)定子極中任意鄰接的兩個(gè)之間的電角度位置差等于(360°/A)。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于在S個(gè)組中不同組的任意鄰接的定子極對(duì)之間的電角度位置差等于(360°×(A-1)/A)。
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于在S個(gè)組中不同組的任意鄰接的定子極對(duì)之間的電角度位置差等于(360°×(A-1)/A-180°)。
4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于這些無(wú)刷電極被配置成與一個(gè)或多個(gè)其他電機(jī)結(jié)合使用。
5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝4×N，并且q＝3×N，其中N為正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝6×N，并且q＝3×N，其中N為正整數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝8×N，并且q＝3×N，其中N為正整數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝10×N，并且q＝6×N，其中N為正整數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝4×N，并且q＝2×N，其中N為正整數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝6×N，并且q＝4×N，其中N為正整數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于p＝6×N，并且q＝2×N，其中N為正整數(shù)。
12.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電極，其特征在于每個(gè)定子極的對(duì)應(yīng)于電角度跨度的角跨度為120到180°。
13.如權(quán)利要求12所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于這些定子極形成第一極群，而這些轉(zhuǎn)子極形成第二極群，并且其中該第一和第二極群中至少一個(gè)中的極被斜置。
14.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于這些定子極形成第一極群，而這些轉(zhuǎn)子極形成第二極群，并且其中該第一和第二極群中至少一個(gè)中的每一個(gè)極如此成型，使得在每個(gè)極和面對(duì)該極的任意極之間的氣隙從每個(gè)極的圓周中心到其圓周兩末端逐漸增加。
15.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于這些轉(zhuǎn)子包括由軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件和多個(gè)永磁體，并且其中在該轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件上布置多個(gè)開口或非磁性部件以調(diào)節(jié)每個(gè)轉(zhuǎn)子極的磁通密度分布。
16.如權(quán)利要求15所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于在每個(gè)轉(zhuǎn)子極中，這些開口或非磁性部件沿該電機(jī)的圓周方向以電角度間隔D間隔布置，其中有E個(gè)轉(zhuǎn)子極，在這些轉(zhuǎn)子極中存在這樣的關(guān)系，使得在這些E個(gè)轉(zhuǎn)子極的每個(gè)中在這些開口或非磁性部件和這些E個(gè)轉(zhuǎn)子極的另一個(gè)中的那些開口或非磁性部件之間的電角度位置差等于D/E，其中E為大于或等于2的整數(shù)。
17.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于這些轉(zhuǎn)子設(shè)有一轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件和被布置在該轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件表面的多個(gè)永磁體。
18.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于這些轉(zhuǎn)子設(shè)有一轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件和被埋入該轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)部件內(nèi)的多個(gè)永磁體。
19.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于至少一個(gè)定子極被如此布置，使得其具有從對(duì)應(yīng)于電角度180°的整數(shù)倍的電角度位置的參考角度位置偏移一個(gè)位差角的角度位置。
20.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極被如此布置，使得其具有從對(duì)應(yīng)于電角度180°的整數(shù)倍的電角度位置的參考角度位置偏移一個(gè)位差角的角度位置。
21.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)，其特征在于該定子包括一個(gè)定子鐵芯，其具有q個(gè)齒，一些圍繞該定子鐵芯纏繞的定子繞組，并且其中該定子鐵芯由定子迭片堆疊整體成型。
全文摘要
一種A相無(wú)刷電極，其中A為大于或等于2的整數(shù)，包括定子和轉(zhuǎn)子。定子具有q個(gè)定子極，其中q為大于或等于A的整數(shù)。定子極形成S個(gè)定子極組，每個(gè)具有A個(gè)定子極對(duì)應(yīng)A相，其中S整數(shù)等于(q/A)。轉(zhuǎn)子具有p個(gè)轉(zhuǎn)子極，其中p為大于或等于2的整，并且布置成轉(zhuǎn)子極面對(duì)定子極。進(jìn)一步，在無(wú)刷電機(jī)中，p≥q，并且定子極布置在電機(jī)的圓周方向，這樣，在S個(gè)定子極組中每個(gè)中的A個(gè)定子極中的任意鄰接的兩個(gè)具有的電角度位置差等于(360°/A)。
文檔編號(hào)H02K29/00GK1881758SQ200610105530
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者石川智一, 梨木政行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝