[发明专利]具有圆周歪斜的转子磁极和定子线圈的电机

说明书

技术领域

本发明涉及具有非均匀转子磁极模式和/或非均匀定子齿模式的电机。

背景技术

根据图1，常规电机100的转子101包括沿转子外围均匀分割的多个磁性转子磁极102。两个相邻的转子磁极(中心线)之间的角距离被称为磁极距103，并且它们都有相等的值α。类似地，常规电机100的定子110包括由定子槽112分隔的多个均匀分布的定子齿111。导体113在定子槽中延伸，两个相邻导体(中心线)之间的角距离被称为线圈节距114。在根据图1的常规电机中，导体从而按值β的均匀的线圈间距114隔开。

永磁极的转子具有由被称为齿槽的周期性力矩所引起的转矩脉动。齿槽产生自转子和定子在最小磁阻位置对齐自身的倾向，并且即使在不带电的机器中，这种现象也存在。当转子磁极移动到定子齿的边缘上方时，齿槽效应发生。齿槽的大小的是单独的转子磁极和定子齿之间的相互作用的总和，并且它取决于转子磁极的数量和定子齿的数量之间的关系。

以往通过调整转子磁极来处理齿槽问题。例如在永磁电机中，当转子磁极包括在轴向方向上延伸的按行排列的多个磁体时，人们知道在圆周方向上关于彼此歪斜单个磁体。人们也知道塑造永久磁体，以便使定子齿边缘上的移动更平滑。此外，众所周知调整相邻定子磁极的角距离使得距离变得不均匀。也可以将相应的调整措施应用于定子齿，但很多时候，调整转子磁极在实践中比调整定子齿更可行。

US 4,751,416公开了在转子上具有非均匀分布的磁极的永磁式电动机。磁极通过对应于一部分定子槽距的角度布置，即，相邻的定子齿边缘之间的角距离。在US 4,751,416的一些实施例中，作用在转子上的磁力是不平衡的，而在其他的实施例中，磁力平衡。在平衡的实施例中，磁极被有效地成对调整。

US 6,285,104公开了永磁式电动机和在转子上具有非均匀分布的磁极的同步磁阻电机。US 6,285,104还公开了具有非均匀分布的定子齿的定子。根据US 6,285,104的所有实施例，磁极和定子齿被移动使得作用在转子上的磁力不平衡。

不平衡的磁力显然是不期望的，因为不平衡引起的振动可能会变强到令人无法接受。由于成对地调整转子磁极的复杂性，从制造的角度来看，这样的调整也是不期望的。因此，希望提供磁极的成对调整的磁平衡的替代。

发明内容

本发明的一个目的提供一种电机，其中以制造友好的方式解决了齿槽问题(cogging problem)。

本发明的另一个目的提供一种用于解决现有电机中的齿槽问题的方法。

这些目的由根据所附权利要求1和6的装置、以及根据所附权利要求14和15的方法来达到。

根据本发明的第一方面，提供一种用于电机的转子，所述转子包括n_ps个磁极段，n_ps是至少四的偶数。每个磁极段包括n_p个磁极，n_p是大于一的整数。在每个磁极段之内的相邻的磁极按值α₁的第一磁极距隔开。属于不同的磁极段的相邻的磁极在每个磁极段的一端按值α₂的第二磁极距隔开，并且在每个磁极段的另一端按值α₃的第三磁极距隔开。所有的值α₁、α₂和α₃各不相同。通过提供具有均匀磁极距的磁极段，并且通过偏离磁极段之间的磁极距，可以解决齿槽问题，而不需要单独地或成对地调整磁极。

根据本发明的一个实施例，所述值α₂小于所述值α₁，并且所述值α₃大于所述值α₁。在组中以圆周地歪斜磁极的简单方式来实现这一实施例，并且它提供优选的齿槽特性。

根据本发明的一个实施例，磁极绕所述转子的中心轴线以实质上对称的方式对齐。磁极的对称对齐能够实现平衡的磁力，并且从而实现电机的振动自由操作。

根据本发明的一个实施例，所述转子沿不同的磁极段之间的界面被分成多个离散的分段。通过这一措施，转子部件变小和变轻，并且从而易于处理。

根据本发明的一个实施例，所有的转子分段具有实质上相同的结构。这一条件假定沿转子横截面的对称轴线将转子分成分段，并且假定转子是在轴向方向上对称。通过提供具有相同结构的转子分段，不相同的转子部件的数目变少。