[发明专利]用于减小内置永磁体马达中的扭矩波动的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减小在内置永磁体(IPM)马达中的扭矩波动的系统和方法。

背景技术

无刷DC(BLDC)马达，诸如永磁体(PMBLDC或PMSM)马达提供优于有刷马达的许多优点，包括增加的扭矩密度，增加的可靠性和耐用性，和减小的电磁干扰（EMI）。因此，BLDC马达通常用于高性能工业应用，诸如在车辆中的电动助力转向系统中。电动助力转向系统很快变成了液压助力转向系统的理想的替代方案。在这样的系统中，电动马达经由齿轮机构连接到转向齿条。传感器可以用于测量各种参数诸如手轮扭矩和位置，并且控制系统可以使用来自传感器的信号，以及其它车辆操作参数来便于控制电动马达驱动器，且从而赋予车辆理想的转向特征。

虽然在诸如电动转向辅助系统这样的系统中使用电动马达提供许多优点，配置BLDC马达以产生可接受的输出特征集合并不是一件容易的事情。BLDC 马达包括固定到移动组件（即，转子组件）上的多个永磁体，移动组件在固定电枢（即，定子组件）内并且相对于固定电枢旋转。在转子组件的外侧，定子组件承载（host）马达绕组使得它们可以通过传导而不是通过对流而冷却，便于完全暴露马达组件以改进对于水、污垢和/或其它异物渗透的防护。内置永磁体（IPM）马达包括多个磁体块，磁体块嵌入于转子芯内以提供相对于马达有所改进的磁体保持，其中，磁体安装到转子芯的外表面上。

不幸的是，当安装于转子中或转子上的永磁体与定子的静态结构（例如，槽）相互作用时，可能经历各种周期性变化的现象诸如扭矩波动、振动和速度脉动。这些不利的特征通常与齿槽扭矩的量值和量值变化有关，齿槽扭矩也被称作定位/起动扭矩（detent torque）或‘无电流’扭矩。由于齿槽扭矩由转子磁体与静态结构之间的相互作用造成，齿槽扭矩随着转子位置变化而改变。齿槽扭矩可以在低转子速度是非常显而易见的，造成马达输出的急动/颠簸（jerkiness）。因此，希望减小齿槽扭矩和增加在BLDC马达中的马达输出扭矩。

已使用各种技术试图减小扭矩波动并且增加马达输出扭矩。这些包括磁极成形、转子磁体或定子的线性斜极（linear skewing）、磁体的分段斜极、槽/极组合、磁体成形、和在定子齿中合并虚设缺口。然而，不幸的是，为了减小扭矩波动和增加IPM马达中的马达输出扭矩而做出的努力已实现了仅有限的成功，因为IPM马达通常包括相对较小的空气间隙和相对简单的矩形磁体形状。因此，可以对减小在IPM马达中的扭矩波动的可能性加以限制。

因此，希望具有用于减小IPM马达中的扭矩波动的改进的系统和方法。

发明内容

在本发明的一示例性实施例中，一种内置永磁体马达包括：转子组件，其安置于定子组件内。转子组件被配置成用于相对于定子组件绕中心轴线旋转。转子组件限定了在转子组件内沿着转子组件的径向外侧表面的多个磁体容座。每个磁体容座具有基本上矩形截面形状；并且每个磁体容座被配置成便于将多个永磁体插入于磁体容座内并且将多个永磁体保持于磁体容座内。转子组件还包括安置于每个磁体容座中的多个永磁体区段。

当结合附图理解时通过下文对本发明的详细描述，本发明的上述特点和优点和其它特点和优点显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书的结论中的权利要求中特别地指出且明确地主张。前文和优点和细节仅以举例说明的方式出现在以下实施例的详细描述中，结合附图来理解实施例的详细描述，在附图中：

图1为示出IPM马达的示例性实施例的截面的图；

图2为示出IPM马达的示例性实施例一部分的截面的图；

图3为示出IPM马达的示例性实施例一部分的截面的图；以及

图4示出了用于减小内置永磁体马达中的扭矩波动的示例性方法。

具体实施方式

以下描述的性质只是示例性的并且绝不意在限制本公开、其应用、或用途。出于清楚目的，相同的附图标记将用于附图中以指示类似元件。如本文所用的短语A、B和C中至少一个应被理解为表示逻辑（A或B或C），使用非排他逻辑或。应了解在方法中的步骤可以按不同的次序执行，而不更改本公开的原理。