專利名稱：永磁電動機及其裝配方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種永磁轉子電動機，更具體地涉及用于減小包含永磁轉子的電動機的噪音和齒槽轉矩的方法和系統。
背景技術：
某些永磁轉子電動機有時是指無刷電動機。無刷電動機包括無刷交流電動機和無刷直流電動機。無刷電動機被廣泛用于多種行業中的多種系統。這樣，無刷電動機受到很多操作條件的限制。在這樣的電動機中，轉子和定子之間的磁相互作用導致的、或者繞組中電流導致的或者更簡單地在永磁體和定子之間相互作用而導致的轉矩可能包含存在于無電動機機械中的不需要的扭力波動，這就是公知的制動或齒槽轉矩。另外，在轉子和定子之間可能存在徑向力，其引起令人討厭的噪音。更具體地說，轉子磁體通過在定子齒之間的開放區域，外加定子的固體齒的引力和斥力引起了振動、齒槽轉矩、轉矩振動和潛在的電動機嗓音，大量的噪音對于用戶來說是令人討厭的。在很多應用裝置中聽得見的電動機噪音是不可接受的。而且，電動機軸上的齒槽和轉矩脈沖可以傳送到風扇、風機組件或其他附接在軸上的驅動設備/末端裝置上。在這些應用裝置中，這些轉矩脈沖和齒槽效應可能導致操作問題和/或聲學噪音，這對電動機的最終使用者來說是令人討厭的。半封閉式定子槽包括在定子孔上的齒伸出部分，可抵消轉矩波動。齒伸出部分實現提高在轉子和定子之間耦合的有效磁通量的初級目標并且可以降低永磁機械中的齒槽轉矩。然而，半封閉式定子槽明顯增加了線圈繞組機械的復雜性和成本。即使如此，定子齒伸出部分以及形成的半封閉式定子槽在操作上的優勢造成了這種電動機的持續制造。總之，半封閉式定子槽(而不是全開型定子槽)能用于減小噪音以及提高性能和操作以本質上加寬磁極或最小化每個定子齒之間的開口。然而，包含半封閉式槽的定子更難制造，并且用于能插入或纏繞到這些槽上的銅線繞組的可利用區域是有限的。這樣，由于制造的原因優選具有開口槽或幾乎是開口槽的定子，因為繞組的繞線可以更容易插入到槽中。永磁轉子可以包括嵌入到轉子芯中的永磁體。這樣的轉子可以涉及內部永磁體轉子。槽被形成在轉子芯中并且磁體插入到槽中。接近于轉子芯外表面放置永磁體增強了電動機的性能。然而，轉子芯必須配置成為永磁體提供適當的機械支撐。該磁體，和周圍結構一樣，承受來自熱膨脹、旋轉產生的各種力以及由制造過程中產生的殘余力，比如由于焊接產生的扭曲。
發明內容
—方面，提供一種可旋轉組件。該可旋轉組件包括多個永磁體和轉子芯。轉子芯包括第一端、第二端以及至少一個內壁，該內壁限定了接納多個永磁體中的至少一個永磁體的永磁體開口。轉子芯進一步包括至少一個設置在永磁體開口之間的橋,其中多個永磁體中的至少第一永磁體和第二永磁體產生多個轉子極中的第一轉子極。另一方面，提供一種電機。該電機包括定子和轉子，該轉子相對于定子旋轉。轉子包括多個永磁體和轉子芯。轉子芯包括第一端、第二端以及至少一個內壁，該內壁限定接納多個永磁體中的至少一個的永磁體開口。轉子芯進一步包括至少一個設置在永磁體開口之間的橋，其中多個永磁體中的至少第一永磁體和第二永磁體產生多個轉子極中的第一轉子極。還包括一個方面，提供一種制造永磁轉子芯電動機的方法。該方法包括在轉子芯中至少設置第一永磁體和第二永磁體以形成第一轉子極，并且在轉子芯中至少設置第三永磁體和第四永磁體以形成第二轉子極。該方法還包括設置在第一永磁體和第二永磁體之間的轉子芯材料的第一部分和設置在第三永磁體和第四永磁體之間的轉子芯材料的第二部分。
圖1示出了示例性電動機的分解剖視圖。圖2示出了包含在圖1所示的電動機中的轉子芯的示例性實施例的剖面前視圖。圖3示出了包含在圖1所示的電動機中的另一種轉子芯的前視圖。圖4是包括定子芯和與其相關的繞組的開口槽定子的細節圖。圖5是定子的一部分的細節圖，包括定子芯、繞組和在各個定子齒之間的半磁性楔塊。圖6示出了包含如圖5所述楔塊的定子的全視圖。圖7是傾斜定子層疊結構的橫截面視圖，用于說明放置在由傾斜層疊結構形成的齒之間的半磁性楔塊。圖8示出了關于定子可操作地放置的永磁內轉子的視圖。圖9是相對于十二極定子放置的十極轉子的前視圖。
具體實施例方式由轉子和定子之間的磁相互作用產生的轉矩可以包括不需要的齒槽和/或交換轉矩元件，其可能被傳輸到電動機軸，然后傳輸到工件上，可能導致令人討厭的聽得見的噪音和震動。進一步地，包含開口槽定子的電動機中轉子上的徑向力也可能引起令人討厭的噪音。這里所描述的是涉及基于定子齒/槽和轉子極的數目確定定子的傾斜、配置永磁內轉子以及在斜槽定子齒之間放置磁性或半磁性楔塊的方法和系統。這些方法和系統提高電動機的性能和/或減少噪音和震動。圖1是示例性的電機10的展開剖視圖。盡管這里提及的電機10為電動機，然而，電機10既可以被操作為發電機也可以被操作為電動機。電動機10包括第一端12和第二端14。電動機10進一步包括電動機組件殼體16、靜止組件18和可旋轉的組件20。電動機組件殼體16限定了電動機10的內部22和外部24并且配置成至少部分地包圍和保護靜止組件18和可旋轉的組件20。靜止組件18包括定子芯28，其包括多個定子齒30和多個繞組級32，繞組級纏繞在定子齒30周圍并且用于電激勵以產生電磁場。在示例性實施例中，變頻驅動(圖1中未示出)提供信號，例如，脈沖寬度調制(PWM)信號給電動機10。在可選擇的實施例中，電動機10可以包括聯接到繞組級32的控制器(圖1中未示出)，其配置成將電壓同時提供給一個或多個繞組級32，用于使繞組級32以預選的序列換向，從而使可旋轉的組件20相對于旋轉軸34旋轉。在示例性實施例中，靜止組件18是三相集中纏繞的定子組件并且定子芯28是由高磁性可滲透材料制成的疊片堆疊而成。以本領域普通技術人員公知的方式將繞組級32繞制在定子芯28上。雖然為了公開的目的來說明靜止組件18，可以預期的是在本發明的范圍內，可以采用具有不同形狀和不同數目的齒的各種其他結構的其他定子組件，以便滿足其至少一部分目標。可旋轉的組件20包括永磁轉子芯36和軸38，在示例性實施例中，轉子芯36由磁性可滲透材料制成的疊片堆疊而成并且基本上容納在定子芯28的中心孔中。轉子芯36可以由軟鐵磁材料形成。為了簡化起見轉子芯36和定子芯28在圖1中表示為實心，其結構對于本領域的普通技術人員來說是公知的。同時圖1示為三相電動機，這里所描述的方法和裝置可以包括在具有任意相數電動機中，包括單相和多相電動機。在示例性實施例中，電動機10被聯接到商業和/或工業應用中的工件上(圖1中未示出)。工件可以包括但是不限于泵系統、空氣調節單元和/或制造機械(例如，運輸和/或印刷)。在這些應用中，電動機10可以是額定為僅僅是例如三馬力(hp)到六十馬力。在可選擇的實施例中，工件可以包括用于通過空氣調節系統使空氣移動、用于在冷卻線圈上吹空氣、和/或用于在空調/冰箱系統中驅動壓縮機的風扇。更加具體地說，電動機10可以用于空氣移動應用中，其用在加熱、通風和空氣調節(HVAC)工業，例如，在家用電器中使用1/3馬力(hp)到Ihp的電動機，盡管這里描述的利用了上述實施例，電動機10可以接合任意合適的工件并且配置成驅動這樣的工件。圖2是包括在電動機10 (如圖1所示)中的轉子芯36 (如圖1所示)的示例性實施例的剖面前視圖。在示例性 實施例中，可旋轉的組件20包括轉子芯36和軸38(如圖1所示)。可旋轉的組件20也可以稱為永磁內轉子。電動機的實施例可以包括永磁內轉子包括，但不限于，電子換向電機(ECM)。EMC可以包括但是不限于無刷直流(BLDC)電動機、無刷交流(BLAC)電動機和同步磁阻電動機。轉子芯36包括軸開口 42，其直徑與軸38的直徑相對應。轉子芯36和軸38是同心的并且配置成關于旋轉軸線34(如圖1所示)旋轉。在示例性實施例中，轉子芯36包括多個互鎖或者松散的疊片。在可選擇的實施例中，轉子芯36是固體芯。例如，轉子芯36可以是利用軟磁復合材料(SMC)、軟磁合金材料(SMA)和/或粉末鐵氧體材料在燒結過程中形成的。轉子芯36進一步包括限定多個永磁開口 52的多個內壁。例如，限定多個永磁開口 52的第一永磁開口 68的第一內壁54、第二內壁56、第三內壁58和第四內壁60。在不例性實施例中，永磁開口 52進一步包括第二永磁開口 70、第三永磁開口 72、第四永磁開口74、第五永磁開口 76、第六永磁開口 78、第七永磁開口 80、第八永磁開口 82、第九永磁開口84、第十永磁開口 86、第^ 永磁開口(圖2未不出)、第十二永磁開口(圖2未不出)、第十三永磁開口(圖2未示出)、第十四永磁開口(圖2未示出)、第十五永磁開口(圖2未示出)、第十六永磁開口(圖2未示出)、第十七永磁開口(圖2未示出)、第十八永磁開口(圖2未不出)、第十九永磁開口(圖2未不出)和第二十永磁開口(圖2未不出)。
在示例性實施例中，轉子芯材料的第一部分，這里是指第一橋90，被限定在第一永磁體開口 68和第二永磁體開口 70之間。更具體的說，第一橋90是轉子芯材料的一部分，被設置在第一永磁開口 68的第二內壁56和第二永磁開口 70的第四內壁60之間。類似地，在示例性實施例中，轉子芯材料的第二部分，這里是指第二橋92，被設置在第三永磁開口 72和第四永磁開口 74之間。在示例性實施例中，轉子芯36還包括第三橋94、第四橋96、第五橋98、第六橋(圖2未示出)、第七橋(圖2未示出)、第八橋(圖2未示出)、第九橋(圖2未示出)和第十橋(圖2未示出)。永磁開口 52從第一端12 (如圖1所示)穿過轉子芯36延伸到第二端14 (如圖1所示)。每一永磁開口 52被配置成接納一個或多個永磁體。在示例性實施例中，永磁體至少部分地通過開口 52從轉子芯36的第一端12延伸到第二端14。例如,第一永磁體110被設置在第一永磁開口 68內，第二永磁體112被設置在第二永磁開口 70內，第三永磁體114被設置在第三永磁開口 72內，第四永磁體116被設置在第四永磁開口 74內，第五永磁體118被設置在第五永磁開口 76內，第六永磁體120被設置在第六永磁開口 78內，第七永磁體122被設置在第七永磁開口 80內，第八永磁體124被設置在第八永磁開口 82內，第九永磁體126被設置在第九永磁開口 84內，以及第十永磁體128被設置在第十永磁開口 86內。在可選擇的實施例中，多個永磁體被設置在每一永磁開口中。例如，第一永磁體可以被設置在永磁開口中并且從第一端12延伸到第一端12和第二端14之間的點，以及第二永磁體可以是被設置在永磁體開口內并且從第二端14延伸到第一端12和第二端14之間的點。永磁體由相對薄的永磁材料片構成，每一片提供基本恒定的磁場。永磁體被磁化成相對于轉子芯36成徑向地極化，相鄰的磁體由具有相同極性的相同的極形成。相鄰極的極性被可選擇地極化。在示例性實施例中，開口 52通常是矩形開口，盡管描述為矩形，開口52可以具有任意合適的形狀，包括但不限于基本上與永磁體對應的形狀，其允許可旋轉的組件20如這里所描述的那樣運行。轉子芯36中的橋，例如，橋90、92、94、96和98，為轉子芯36提供結構支撐，從而加強轉子芯36。隨著轉子芯36的第一內壁54和外表面132之間的距離130的減小，保持開口 68中的永磁體110的轉子芯材料的數量也減少。隨著轉子芯36的直徑132的增大，施加在永磁體上的力也以給定的旋轉速度增加。如果距離130不夠大，施加在永磁體上的力可能超過轉子芯材料的強度。這些橋使永磁體比沒有橋存在時更容易接近外表面132設置，而不需要削弱轉子芯36的強度至轉子芯36不能承受電動機10的高速操作期間所產生的力的水平上。進一步地，利用多個較小的永磁體而不是單個較大的永磁體產生轉子極，將減少永磁體的渦流損耗。雖然為了公開的目的而描述轉子芯36中的永磁體110、112、114、116、118、120、122、124、126和128，但是應該理解的是，永磁體內轉子是公知的，并且這里所描述的至少一部分實施例被用來改善可旋轉組件20的結構和靜止組件18的結構(如圖1所示)，以便減少齒槽轉矩和噪音。在示例性實施例中，轉子芯36包括多個轉子極，例如，十個轉子極。每一轉子極包括多個永磁體。例如，第一轉子極150由第一永磁體110和第二永磁體112產生,第二轉子極152由第三永磁體114和第四永磁體116產生,第三轉子極154由第五永磁體118和第六永磁體120產生，第四轉子極156由第七永磁體122和第八永磁體124產生，第五轉子極158由第九永磁體126和第十永磁體128產生。盡管這里描述的包括十個極，但是轉子芯36可以包括任意數量的極，其允許電動機10如這里所描述的那樣運行。進一步地，盡管這里所描述的每一轉子極由兩個永磁體產生，但是多個轉子極148中的每一個可以由三個永磁體產生、可以由四個永磁體產生，或者由任意其他合適數量的永磁體產生，以便允許電動機10如這里所描述的那樣運行。在示例性實施例中，定子芯28的繞組級32按照時間順序被激勵，并形成與轉子極的數目匹配的十個磁極的形式，從而提供徑向磁場，該徑向磁場基于預先選擇的繞組級32被激勵的順序或序列以順時針或反時針的方向圍繞定子芯28運動。可選擇地，繞組級32可以被激勵以產生其他類型，例如，無轉矩產生類型，其可以包括其他數目的磁極。該運動的磁場與由永磁體110、112、114、116、118、120、122、124、126和128產生的磁場相交從而使得可旋轉組件20相對于定子芯28在所需的方向上旋轉，從而形成與磁場密度或強度成線性函數關系的轉矩。盡管定子齒有時被一些技術人員稱為“極”，但是正如這里所提及的那樣，定子齒被包括在定子芯28中，而定子極是由設置在定子齒周圍的繞組級32受到激勵而產生。雖然這里所描述的圖中示出十二個齒和繞組，但是，電機可通過僅僅激勵一部分的繞組來工作。因此，電動機可以被稱為具有不等數量的齒和極。繞組級32通過感應可旋轉組件20的旋轉位置被無刷換向，因為，其在定子芯28中旋轉并且利用電信號順次將電壓以不同的預先選擇的、確定可旋轉組件20的旋轉方向的順序或序列施加到每一繞組級32，該電信號是作為可旋轉組件20的旋轉位置的函數而產生的。位置感應可以由位置檢測電路來實現，該位置檢測電路響應反電動勢(EMF)來提供指示可旋轉組件20的旋轉位置的模擬信號以控制將電壓施加到靜止組件18的繞組級32的時間序列。也可以應用其他的位置感應裝置。圖3是包括在電動機10 (如圖1所示)中的轉子芯160的可選擇實施例的前視圖。在可選擇的實施例中，轉子芯160包括其中所限定的多個永磁體開口。例如，轉子芯160可以包括圍繞在轉子芯160的周圍的第一永磁體開口 162、第二永磁體開口 164、第三永磁體開口 166，第四永磁體開口 168，第五永磁體開口 170，第六永磁體開口 172等等。進一步地，由多個包括在轉子芯160中的永磁體制成的多個轉子極174的每一個是由三個永磁體制成。例如，第一轉子極176由第一永磁體178、第二永磁體180和第三永磁體182產生。進一步地，第二轉子極184由第四永磁體186、第五永磁體188和第六永磁體190制成。然而，附加轉子極可以由設置在轉子芯160中的永磁體制成。轉子芯160還包括轉子芯材料的第一部分，這里是指第一橋192。第一橋192被設置在第一永磁體開口 162和第二永磁體開口 164之間。類似地，轉子芯160包括轉子芯材料的第二部分，這里是指第二橋194，被設置在第二永磁體開口 164和第三永磁體開口 166之間。在可選擇的實施例中，轉子芯160還包括圍繞在轉子芯160周圍的第三橋196、第四橋198、第五橋200等等。在所闡述的實施例中，轉子芯160包括二十個橋，包括第二十橋202，如上關于橋90、92、94、96和98所述，橋192、194、196、198,200和202為轉子芯160提供結構支撐，由此增強轉子芯160。橋192、194、196、198、200和202還利于在轉子芯160中包括較小的永磁體，其與較大永磁體的渦流損耗相比，減少了包括在轉子芯160中的永磁體的渦流損耗。圖4是已知靜止組件250的部分細節圖，在這里也稱為定子，其可以被應用到電動機10(如圖1所示)中。定子250包括開口槽定子芯252。定子芯252的所述部分包括多個定子齒，例如，第一定子齒254和第二定子齒256并且本領域技術人員可以理解,定子芯252包括分布在定子芯252的周圍的多個定子齒。定子250還包括多個繞組，例如，第一繞組258和第二繞組260。當操作時，第一定子齒254和第一繞組258產生第一極262并且第二定子齒256和第二繞組260產生磁性相反的第二極264。為了易于理解，所示的繞組260以截面圖的方式示出，其提供了定子齒256的視圖。每個定子齒基本上被相關的繞組圍繞。然而，以可選擇的形式，繞組可以被設置在每個其他齒的周圍(即，不包括繞組的齒被設置在包括繞組的每個齒之間)并且可選擇的齒可以是不同的形狀。定子齒254因此基本上被繞組258包圍。定子芯252是開口槽定子芯，如每兩個相鄰定子齒之間的槽280、282和284，例如，槽282，被限定在定子齒254和256之間，便于繞組258和260的插入。然而，與這些開口定子槽相關的開口區域會導致上述的噪音和齒槽轉矩。圖1-4所描述的電動機和組件僅僅是可以被應用到下面所描述的實施方式的示例，因此可以理解的是，所描述的實施例不限于圖1-4的示例。例如，永磁轉子可以被包含在各種電機中。當然，該實施例直接至少一方面減少這些機械的制造成本同時提高所利用材料的有效性，例如，達到定子槽中的高填充銅線的需要，同時最小化或消除通常發生在永磁機械中的齒槽轉矩和/或轉子上的徑向力。圖5根據一個實施例集成定子芯310和繞組320、322的定子300的細節圖。由于定子300包含多個楔塊330，每一楔塊設置在單獨的定子300的齒之間，定子300克服了相對于定子250的上述缺點的至少一部分。為了提供細節，圖5是截面圖。相反地，圖6是前視圖，以便示出整個定子300和多個楔塊330，同時一個楔塊330被放置在每一槽340中。除下面描述的磁場特性外，楔塊330代替多個標準絕緣材料操作以將繞組320、322保持在各自的槽中。在所述實施例中，每一定子齒350被形成為包括在齒350的每一側上的缺口352。設置楔塊350的大小使其可以滑入相鄰的定子齒350的相應缺口 352中。如下所述，楔塊330允許使用開口槽定子芯，同時實現半封閉式定子槽的一些有利的性能。在一些實施例中，楔塊330由半磁性材料制成。除了保持繞組320、322的布置之夕卜，楔塊330的半磁性特性削弱了永磁電動機中的脈動和振動。進一步的，效率提高并且電動機產生的反EMF(或電壓)增大，實現電動機更加安靜和更有效地運行。在一個實施例中，楔塊330利用紡織結構來構造，該結構采用樹脂浸制例如鐵粉的亞鐵材料進行固化。在另一個實施例中，玻璃纖維絲、樹脂和亞鐵材料被壓制并固化形成楔塊330。圖6示出定子300的全視圖，示出了設置在每一定子齒350之間的槽340中的全部線圈和楔塊330。圖7是定子300的部分橫截面圖。在所述實施例中，定子300是斜堆疊定子。具體地，定子300包括利用薄疊片410堆疊而成的定子芯400。疊片410被分別沖壓并且通常每個齒和槽具有相同的類型。在斜堆疊定子芯比如芯400中，每一疊片410相對于相鄰的疊片410偏移。該偏移在圖7中已描述。在典型的發電機和電動機產品中，使用對應于大約一個定子齒寬度的斜角。因此，合成的斜角根據被分成360度的機械中定子齒數目而定。例如，三十六齒定子將產生10度的徑向傾斜，而四十八齒定子將產生7.5度的徑向傾斜。這里所描述的實施例包括以特定角度計算的定子傾斜，轉子極使其本身與定子極齒對齊。該數目是基于轉子極數和定子的齒數為基礎計算得到的。例如考慮十二齒定子和十極轉子，在該實施例中，優化的傾斜是這些數的最小公倍數的函數。十二槽定子和十極轉子的最小公倍數是60，電動機旋轉的360度除以該最小公倍數得到6.0度的徑向傾斜。在一些實施例中，定子層疊結構的每一單個疊片傾斜一定角度，該角度基本上等于定子疊片的數目除以總的徑向傾斜。例如，對于五十疊片定子層疊結構，每一連續的疊片必須傾斜0.12度以達到6.0度的徑向傾斜。在其他實施例中，各疊片的子集可以相互對齊。例如，對于五十疊片定子堆疊結構示例，連續五個疊片結構的子集中每一個相對于相鄰的子集傾斜0.6度，十組五層疊片的子集產生上述的6.0度的徑向傾斜。為了進一步闡述，需要考慮20極轉子和24齒定子。20和24的最小公倍數是120。電動機旋轉的360度除以最小公倍數(即120)來確定最優徑向傾斜(即3.0度)。定子層疊結構的每一單獨的疊片傾斜一定角度，該角度基本上等于定子疊片的數目除以總的徑向傾斜。例如，對于五十層疊片定子層疊結構，每一連續的疊片徑向傾斜0.06度以達到3.0度的徑向傾斜。雖然半磁性材料已經被用于不包含永磁轉子的電機的定子，這些電機包括二十四至一百零八個定子槽。這些電機還包括傾斜和不傾斜的定子層疊結構。對比之下，至少這里所描述一些實施例包括具有總徑向傾斜為大約六度的定子和形狀類似于定子層疊結構的傾斜的半磁性楔塊。在特定的實施例中，十二槽傾斜層疊結構定子芯與十極永磁轉子共同使用。從磁性的觀點這樣的結構導致定子槽的部分封閉，為了簡化起見，允許類似于直的層疊定子的結構，并且提供一種機械裝置，其還操作為在相應的定子槽中保持繞組的位置。上面所述的實施例涉及定子堆疊結構的傾斜和在定子齒之間插入磁性楔塊。該實施例削弱了齒槽轉矩和電動機噪音，同時為了使結構簡單起見，還允許提供開口槽定子。這樣的實施例可以包括關于圖8所述的轉子412的組合或者可以包含在包括永磁外轉子和內轉子的其他永磁轉子。如上所述，永磁內轉子412的一部分的實施例如圖8所示。如圖所示轉子412處于相對于定子414的工作位置。定子414可以是定子250 (如圖4所示)和定子300 (如圖5和6所示)中的任意一個，例如，如上所述，可以或者可以不包括上述傾斜結構。為了清楚起見，所示定子414沒有繞組。轉子412還包括削弱齒槽轉矩的特性并且可以被集成到包括上述定子結構的電動機中。更加具體地涉及到圖8，最初為了保持而提供少量的覆蓋磁體430、432的鐵磁材料420，其也能用于集中和控制到不包括用于封閉定子槽的齒伸出部分的定子齒440的磁通。更加具體地說，磁體430和432頂部的鐵磁材料420從磁體的外表面聚集和/或引導磁通并且將其集中到相對窄的、沒有延伸的定子齒440所處的位置。鐵磁材料420減少了齒槽轉矩，其能很容易具有如定子414(如圖8所示)的開口槽定子那樣的尺寸。進一步地，齒槽轉矩可以通過調節磁極弧的寬度來進一步減少以便達到零齒槽轉矩。對于大多數的轉子磁體尺寸和寬度的幾何結構，齒槽轉矩是存在的。齒槽轉矩的數量在該配置中隨轉子磁極寬度P2、定子齒寬度T和定子槽開口寬度S之間的關系而變化。轉子磁極寬度P2不僅包括磁寬度P，也包括磁極之間磁性和非磁性部分的尺寸。隨著幾何尺寸少量的增加，具有齒槽轉矩減少到非常低的值處于或接近于零的關系。通過利用形成在設計機器時的這些最優化點或零點的磁極寬度，齒槽轉矩被減少到接近于零。參考圖8，正如基于給定的“T”和“S”的值來調節“P”和“P2”的值，扭轉的齒槽轉矩幅值將改變。這樣,基于轉子磁極的尺寸控制齒槽轉矩，使用開口槽定子結構和利用開口槽定子的相應制造優勢來減少齒槽轉矩。更加具體地，單個齒周圍的線圈可以被單獨纏繞和/或被線軸纏繞，優選分層，以及甚至利用矩形線來實現相當高的槽填充率。然后預先制造的線圈被簡單地滑過定子齒。如上所述，楔塊，也被稱為磁性頂棒，如果需要可以被用于保持線圈的位置。圖9是結合一個或多個上述實施例的十二齒定子500和相對于定子500設置并且結合一個或多個上述實施例的十極轉子510的前視圖。定子500也可以稱為十二槽定子，定子芯中定子槽的數目等于定子齒的數目。雖然這里所描述的實施例是針對定子圍繞永磁轉子的電動機進行描述，但是包括這里所述的一個或多個改進的內外式電動機的實施例被考慮。內外式電動機是指旋轉的轉子圍繞靜止的定子的電動機。進一步的，該實施例可應用到任意永磁旋轉機器。雖然本發明根據各種具體的實施例來進行描述，本領域的技術人員將意識到本發明能在權利要求書的精神和范圍內進行修改。
權利要求
1.一種電機,所述電機包括: 定子；和 轉子，配置成相對于所述定子旋轉，所述轉子包括: 多個永磁體:和 轉子芯，所述轉子芯包括第一端、第二端和限定永磁體開口的至少一個內壁，所述永磁體開口配置成接納所述多個永磁體中的至少一個，所述轉子芯還包括設置在永磁體開口之間的至少一個橋，其中，所述多個永磁體中的至少第一永磁體和第二永磁體形成多個轉子極中的第一轉子極。
2.根據權要求I所述的電機，其中，所述多個轉子極中的每一轉子極由至少三個永磁體形成。
3.根據權利要求1所述的電機，還包括軸，所述多個永磁體設置在所述轉子芯中，基本平行于所述軸和所述轉子的旋轉軸線。
4.根據權利要求1所述的電機，其中，所述至少一個橋被配置成向所述轉子芯提供結構支撐。
5.根據權利要求1所述的電機，其中，所述定子包括傾斜堆疊的疊片。
6.根據權利要求1所述的電機，其中，所述至少一個橋被設置在第一永磁開口的內壁和第二永磁體開口的相鄰內壁之間。
7.根據權利要求1所述的電機，其中，所述定子包括配置為形成多個定子極的多個繞組。
8.根據權利要求7所述的電機，其中，所述多個定子極包括十二個定子極并且所述多個轉子極包括十個轉子極。
9.一種用于制造永磁轉子芯電動機的方法，包括: 在轉子芯中至少設置第一永磁體和第二永磁體，以形成第一轉子極； 在轉子芯中至少設置第三永磁體和第四永磁體，以形成第二轉子極；以及設置轉子芯材料的第一部分以使所述第一永磁體與所述第二永磁體分離，并且設置轉子芯材料的第二部分以使所述第三永磁體與所述第四永磁體分離。
10.根據權利要求9所述的方法，該方法還包括將所述轉子芯至少部分地設置在傾斜的定子芯中。
全文摘要
本發明涉及一種包括轉子芯和多個永磁體的可旋轉組件。該轉子芯包括第一端、第二端和至少一個限定永磁體開口的內壁，該永磁體開口配置成接納多個永磁體中的至少一個永磁體。該轉子芯進一步包括至少一個設置在永磁體開口之間的橋，其中多個永磁體的至少第一永磁體和第二永磁體形成多個轉子極中的第一轉子極。
文檔編號H02K15/03GK103095079SQ201210462019
公開日2013年5月8日 申請日期2012年9月3日 優先權日2011年9月2日
發明者S·施特雷茨, W·斯塔德勒, A·W·耶頓, M·巴爾茨 申請人:Rbc制造公司