[发明专利]电机中的扭矩波动的减少

说明书

技术领域

与联邦赞助研究和发展相关的申明

本发明是在政府支持下依据由美国能源部资助的合同号DE-EE0005573下取得的。政府在本发明中具有某些权利。

本发明总地涉及电机，更具体地说，涉及例如轮辐型内永磁(IPM)电机和同步磁阻电机等电机以及有效地解决扭矩波动的设计结构。

背景技术

在电机，例如轮辐型IPM电机和同步磁阻电机中，扭矩波动是个问题。较低的扭矩波动导致电机中减少的瞬变损失以及对电扭矩输入的更平滑的反作用力。

减少扭矩波动的一种技术是通过定子偏移槽距。虽然这个程序有助于减少扭矩波动，但是该程序可能将不希望的应力置于槽中的绝缘材料上，并且减少了电机中的扭矩含量。定子在轴向方向上的偏移或分级产生了陡峭的边缘，其可能切入槽绝缘材料中，最终影响电机的强度和可靠性。

因此，需要改善电机，例如轮辐型IPM电机和同步磁阻电机中的当前设计，以有效地减少扭矩波动。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种具有X个相位的电机包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子核芯，定子核芯包括多个定子齿，定子组件还配置有定子绕组，以便在以交流电流激励时产生定子磁场，并沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸，所述定子组件具有M个槽；转子组件设置在所述空腔内部并配置成围绕纵向轴线而旋转，所述转子组件具有N个极，其中转子组件包括轴；周向围绕轴进行定位的转子核芯；以及多个永久磁体，其设置在堆叠部之间，并配置成产生磁场，该磁场与定子磁场相互作用，以产生扭矩，并且其中电机包括轮辐型内永磁(IPM)电机，并配置为使得值k=M/(X*N)，其中k是>大约1.3的非整数。

根据另一实施例，具有X个相位的轮辐型内永磁(IPM)电机包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子核芯，定子核芯包括多个定子齿，定子组件具有M个槽，定子组件还配置有定子绕组，以便在以交流电流激励时产生磁场，并沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸；转子组件包括转子核芯，转子组件具有N个极，转子组件设置在所述空腔内部，并且配置成围绕纵向轴线而旋转，其中转子组件还包括轴和设置在转子核芯中的多个永久磁体，并配置成产生磁场，该磁场与定子磁场相互作用，以产生扭矩，其中定子组件具有内弯曲表面，转子组件包括多个轮辐，其具有面向内弯曲表面的外表面，限定在两者之间的间隙，其中间隙沿着外表面的长度具有不均匀的距离。

根据一个典型的实施例，一种具有X个相位的电机包括定子组件和转子组件；定子组件包括定子核芯，定子核芯包括多个定子齿，定子组件还配置有定子绕组，以便在以交流电流激励时产生定子磁场，并沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸，所述定子组件具有M个槽；转子组件设置在所述空腔内部并配置成围绕纵向轴线而旋转，所述转子组件具有N个极，其中转子组件包括轴和周向围绕轴进行定位的转子核芯，并且其中电机包括同步磁阻电机，并且配置为使得值k=M/(X*N)，其中k是>大约1.3的非整数。

根据一个典型的实施例，一种具有X个相位的同步磁阻电机包括定子组件和转子组件；定子组件包括定子核芯，定子核芯包括多个定子齿，定子组件具有M个槽，定子组件还配置有定子绕组，以便在以交流电流激励时产生磁场，并沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸；转子组件包括转子核芯和轴，转子组件具有N个极，转子组件设置在所述空腔内部，并且配置成围绕纵向轴线而旋转，其中定子组件具有内弯曲表面，转子组件包括多个轮辐，其具有面向内弯曲表面的外表面，限定在两者之间的间隙，其中间隙沿着外表面的长度具有不均匀的距离。

一种电机，其具有X个相位，包括：

定子组件，其包括定子核芯，所述定子核芯包括多个定子齿，所述定子组件还配置有定子绕组，以便在以交流电流激励时产生定子磁场，并且沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸，所述定子组件具有M个槽；以及

转子组件，其设置在所述空腔内部，并配置成围绕所述纵向轴线而旋转，所述转子组件具有N个极，其中所述转子组件包括：

    轴；

    周向围绕所述轴进行定位的转子核芯；以及

    多个永久磁体，其设置在堆叠部之间，并配置成产生磁场，所述磁场与所述定子磁场相互作用，以产生扭矩，以及

并且其中所述电机包括轮辐型内永磁(IPM)电机，并且配置为使得值k=M/(X*N)，其中k是>大约1.3的非整数。

根据方案1所述的电机，k是Y.5，其中Y是整数。

根据方案1所述的电机，Y.3≤k≤Y.7，其中Y是整数，并且其中k≠Y.5。