電動機器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本文中所描述的實施例涉及電動機器。
【背景技術】
[0002] 電動機和發電機是電動機器的實例。電動機將電輸入轉換為機械輸出。發電機將 機械輸入轉換為電輸出。
[0003] 本發明的實施例可提供對背景布置的改進。
【附圖說明】
[0004] 通過舉例的方式并參考附圖在下文中進一步描述實施例，其中：
[0005] 圖1是電動機器的定子的視圖；
[0006] 圖2是圖1的電動機器的磁動力諧波的曲線圖。
[0007] 圖3是根據本發明的實施例的電動機器的端部投影；
[0008] 圖4是圖3的電動機器的定子的視圖；
[0009] 圖5是圖3和圖4的電動機器的磁動力諧波的曲線圖。
[0010] 圖6是根據本發明的實施例的電動機器中使用的定子的視圖；
[0011] 圖7是圖6的電動機器的磁動力諧波的曲線圖。
[0012] 圖8是根據本發明的實施例的電動機器中使用的定子的視圖；
[0013] 圖9是圖8的電動機器的磁動力諧波的曲線圖；
[0014] 圖10是根據本發明的實施例的電動機器中使用的定子的視圖；
[0015] 圖11是根據本發明的電動機器中使用的定子的視圖；
[0016] 圖12是根據本發明的實施例的電動機器的端部視圖；
[0017] 圖13是根據本發明的實施例的電動機器的端部視圖；和
[0018] 圖14是根據本發明的實施例的電動機器的端部視圖。
【具體實施方式】
[0019] 電動機器通常包括都具有相關聯的磁場的轉子和定子。定子和轉子通過軸頸安裝 在一起，其間設置有氣隙。在轉子相對于定子移動時，行波磁場（在線性機器中為線性的以 及在轉動機器的轉動的）由氣隙中的定子形成并與轉子磁場相互作用以產生電-機械能量 轉換。某些機器被歸類為每極每相分數槽機器，其中機器的q值是由下式給出的分數：
[0020] q = N/(mX2p)
[0021] 其中，N是定子中的槽的數量，p是極對的數量且m是機器中的相位的數量。
[0022] 對于每極每相機器的分數槽，存在許多可行的槽和極組合。這些組合的子集由關 系N= 2P± 1所定義。對于3-相位機器，N必須可被3整除且相位之間的電角度的相移必 須等于±2 3Tk+2 3T/3電角度，其中，k= 0，1，2，...。符合此定義的槽和極組合被列于表1 中，P彡4直到23。
[0023] 表1示例性N= 2p± 1機器的槽極組合
[0026] 表1中的給定槽和極組合的槽和極數量的任何整數倍也促成與相同q(使用槽和 極對的相同整數倍）的可行組合。例如，根據表1的第一行，18個槽和8個極對（即2X9 個槽和2X4個極對）、27個槽和12個極對（即3X9個槽和3X4個極對）等，都具有q= 3/8。具有N= 2P±1的機器設計具有分數槽永磁機的優點，諸如高轉矩能力和低轉矩波動， 但是會導致定子和轉子之間的空氣隙中的大量不良磁動力（_f)諧波和不平衡的法向（在 徑向方向上）磁力。
[0027] 圖1示出根據表1中的4個極對實例的定子1。定子被示為線性定子，其可用于線 性機器或轉動機器，其中為了說明的目的環形定子被展平（轉子未示出）。定子包括9個槽 2,每個都包含一組相位繞組3的線圈繞組。被激勵時，線圈產生具有磁動力（_f)分量的 磁場。mmf?分量可沿定子長度由具有2 機械弧度的基本周期的一系列諧波來表示（對于 線性機器，每個槽都可相對于下一個槽移位2JT/N機械弧度，這相當于2pt/N機械長度，其 中t為極距）。在線圈中的電流隨時間變化時，mmf分量變化且mmf諧波沿定子長度產生行 波磁場。
[0028] 4極對9槽電動機器的_f諧波的標準化諧波分配4被示于圖2中。每個諧波的 幅值被標準化到最大幅值諧波的幅值。因為機器的3相性質，_f諧波包含對于n= 1，4， 7.. ..的正向轉動諧波，對于n= 2, 5,8,...的后向轉動諧波，以及零三次諧波（即n= 3， 6.9.. ..）。然而，對于4-極對機器，僅4次mmf?諧波與轉子的磁場相互作用以產生連續轉 矩。因此，4次諧波也被稱為工作主諧波。選擇轉子上的極對的數量，以便主要諧波在其波 形中具有與轉子上的極對的數量相同數量的峰值（或極）。因此，主要諧波提供轉矩到機 器。其它諧波（特別是5次諧波）（其具有相對較大幅值且相對于轉子以雙倍速度轉動） 可能會導致不希望的效果，諸如磁體中的局部磁芯飽和、額外鐵損耗和渦電流損耗等。5次 諧波因此被稱為不良主諧波6。
[0029] 不良諧波可相對于轉子以不同速度轉動并且可能導致不良效果，如先前所描述 的，諸如磁體中的局部磁芯飽和、額外鐵損耗和渦電流損耗等。不良主諧波導致最不良的效 果，并且在N= 2p± 1機器中，不良主諧波是諧波系列中的工作諧波之前或之后的諧波。它 接近工作主諧波也有助于它被稱為不良主諧波。然而，工作主諧波和不良主諧波處于不同 集合中（例如，偶數子集和奇數子集）。
[0030] 本發明的實施例涉及用于減少不良_f諧波的數量和/或幅度，以及消除或減少 不平衡磁力（例如與表1中所示的槽和極組合和由表1中所列的給定組合的整數倍導出的 任何其它組合相關聯的）。
[0031] 圖3示意地示出根據本發明的實施例的電動機器10。機器包括定子12和轉子14， 定子包括槽16和齒18。在圖3中，具有18個槽和18個齒。然而，這可推廣到N個槽，其中 N是整數且在本案中N= 18。轉子14包括布置為包括北極和南極的極對21中的磁極20。 圖3示出包括4個極對的轉子。極對的數量可推廣到p個極對，其中p是整數。每個槽22a 從下一個槽22b偏離2up/N電弧度，或360p/N電角度。因此槽的數量N與極對的數量p 的關系由N=s(2p±l)給出，其中s= 2。
[0032] 槽可分為第一組不連續槽24和第二組不連續槽26。第一組不連續槽24包括第一 組相位繞組28,其在本實例中包括三個相位繞組Al、BI、Cl。第二組不連續槽26包括第二 組相位繞組30,其在本實例中包括三個相位繞組A2、B2、C2。在圖3的實例中，第一組不連 續槽24是不連續的，因為第一組槽（直線或周向）中的任何一對槽之間有第二組槽26中的 至少一個槽。應注意，槽組是不連續的，以便在槽組中的槽之間有活動槽。定位在槽組的兩 個槽之間的空槽可能導致使用不連續的項目。相位繞組八1、42、81、82、(：1、02中的每個都 包括線圈31，其具有第一線圈部分28a、30a和第二線圈部分28b、30b、其在端部由端部線圈 部分28c、30c連接（僅一個端部繞組在圖3中可見）。每個第一和第二線圈部分被定位在 槽16中，使得例如第一線圈部分28a處于槽24a中且第二線圈部分28b處于槽24b中。圖 3是橫截面并且因此應注意，第一和第二線圈部分延伸到該圖中。在圖3的實施例中，第一 相位繞組Al、BI、Cl從第二相位繞組A2、B2、C2偏移9個槽。這對應于JT機械弧度或180 機械度的偏移。
[0033] 圖4示出展平的機器10的定子12。該機器被配置為以4極對轉子（這沒有在該 圖中示出）工作。相位繞組集合被再次標記為AUBl、Cl和A2、B2、C2,且每個都包含三個 相位繞組，即A、B、C。每個相位繞組都包括電連接的三個可激勵線圈。每個線圈都具有激 勵方向，其是電流在線圈周圍流動的方向。在電動動機配置中，激勵方向不會從交流電源改 變，但來自交流電源的電流方向會變化。線圈的激勵方向使得每個槽繞組（28a、28b、30a、 30b，圖3)具有由+或-指示的激勵方向。第一和第二槽繞組的激勵方向在圖3的實例中 彼此相反。每個槽繞組的激勵方向創建線圈的極性。在第一相位繞組集合中的每個相位繞 組A1、B1、C1具有對應的第二相位繞組集合中的相位繞組42、82、02，即41和八2對應，正如 Bl和B2,以及Cl和C2。
[0034] 相對應的相位繞組（例如元件31和31'）偏移9個槽。如所提到的，每個槽都偏 移2JIp/N電弧度。因此，在當前的實例中，對應的相位部分偏移18JTp/N。該槽偏移(p可 被推廣到w2np/N電弧度，其中w= 9。在當前的實例中，有18個槽和4個極對。因此，槽偏 移9等于4 。對應的相位繞組（例如Al和A2)以相同極性（即對于相對于定子的每個 相位繞組，通電方向是相同的）串聯連接或并聯連接。因此，這些相位繞組中的交流電是同 相的，即在對應的相位繞組之間沒有極性偏移0。從極性偏移0和槽偏移9的總和得到 對應相位繞組之間的總偏移。對于圖3和圖4中所示的實施例，極性偏移0 =0。
[0035] 返回到圖3,在一些實施例中，電動機器10能夠作為電動機或發電機來執行。作 為電動機，使用3-相交流電激勵第一和第二相位繞組集合28、30。這會引發在機器中產生 的磁場。轉子14的磁極20被設置有被相位繞組的磁場吸引或被相位繞組的磁場排斥的磁 體。轉子14因此轉動以最小化磁場的勢能。作為發