[发明专利]具有窄齿的优化的电动机

说明书

本发明涉及一种具有窄齿的优化的电动机。该电动机包括：定子，该定子承载至少三个线圈并且由12x N个沿径向延伸的直齿和从电动机的中心在所述直齿的端部处测量的等角宽度α构成，N为大于或等于1的整数；和转子，该转子具有P对磁化磁极，使得P＝5+2x R，P不是三的整数倍，R为大于或等于0的整数，α处于360°/(12x N)/3与360°/(12x N)/2之间。

本申请是申请号为201380040272.8(国际申请号PCT/FR2013/051830)、国际申请日为2013年07月30日、发明名称为“具有窄齿的优化的电动机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电动机的领域，并且更具体地说，涉及低能量至中等能量的单相或多相永磁铁电机，即能够输送高达几千瓦的输出功率。

背景技术

电机的性能的特征在于特定数量的因素，其重要性取决于目标应用的类型。

主要定型元件是电机常数，还称作Km，并且以扭矩单元/瓦特平方根来表达，即反应电机在线圈中针对给定功耗可产生的扭矩。

另一可能重要的因素是不带电流的扭矩，因为许多原因(噪声、损耗、机械磨损、齿轮传动电机(geared motor)的可逆性……)，其必须经常尽可能地减小。

在该专利的范围内，将考虑针对给定的轴向整体尺寸和直径来优化电机常数，同时在具有“径向”拓扑结构(即具有平面流和径向延伸的齿)的电机中，努力使电机的不带电流的扭矩最小化。

这里，将轴向整体尺寸定义为定子的高度加上在定子上方的线圈的高度。

更一般地说，工业化这种电机的能力明显是将被考虑的背景因素。

最后，还将优先考虑具有平衡的径向力的结构(可解决诸如噪声或转子导向元件的磨损的问题)。

上述标准通常在并不总是能够获得优化的结构的结构的限定中导致折衷方案。

针对低功率至中等功率电机，目前找到具有6或12个定子齿的拓扑结构，就Km而言，12齿拓扑结构能够获得最佳性能。

与具有等于5+2R(R为整数)并且非3的倍数的多对磁极的磁化转子关联，具有相等角宽度(equal peak divergence)的具有12齿的定子拓扑结构可消除高达第12行(不含)的不带电流的扭矩的谐波。首先出现和主要的谐波因此具有比电机的电周期小12倍的周期。随着谐波的振幅随着它们的行而减小，这些电机对于在不存在电流时需要最小扭矩的应用是尤其有价值的。

在现有技术中，已知美国专利7,595,577涉及具有在它们在定子上的端部延伸的12个等齿的电机。

该方案是本领域中的期望应用中最小化不带电流的扭矩的经典方式。实际上，由于不带电流的扭矩与磁体转子由于定子齿之间的间隙而能够占取的优选位置相关，最小化这些间隙看上去是明智的，或者甚至在一些情况下，通过与齿接触而消除它们以降低第十二谐波。

然而，该类型的方案具有几个缺点。第一，齿的更靠近的位置或齿之间的接触导致影响电机性能的泄漏磁通，即使接触面积(统称为颈)被布置成以使磁性饱和。

此外，这些拓扑结构需要在狭槽中直接缠绕，或者以若干子集来执行定子，这样，在工业生产中可干扰。最终，可用于铜绕组的空间并非最佳。