[发明专利]定子、具有定子的电机和车辆以及制造定子的方法

说明书

公开了SRM的定子。定子包括两对或更多对径向相对定子磁极和两个或更多定子绕组。每个定子绕组围绕相应一对径向相对定子磁极缠绕。绕组可以被激励以在所述一对径向相对定子磁极中的一个定子磁极内沿其径向轴线产生磁通。磁通从定子磁极的正面发出。定子还包括设置在定子磁极中的永磁体，用于使磁通转向以至少基本上从定子磁极的侧表面发出。还公开了包括所述定子的电机和车辆。还公开了制造定子的方法。

技术领域

本发明涉及定子和具有所述定子的电机。更具体地，本发明涉及适于在开关磁阻电机中使用的定子。

背景技术

下文对本发明背景的讨论仅旨在促进对本发明的理解。应当理解，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料截至本发明的优先权日、在任何司法管辖权中为已公开、已知或为本领域技术人员公知常识的一部分。

开关磁阻电机(SRM)是一种基于磁阻转矩原理工作的步进电机。SRM可以在燃料泵操作中使用、也可以在以下产品中使用，所述产品包括真空鼓风机、电动车辆(例如，e-2-轮车(e-2-wheelers)、e-3-轮车(e-3-wheelers))、混合动力车辆、电风扇、洗衣机、电动助力转向装置、在过程控制行业中使用的电动驱动装置等。开关磁阻电机多样化的应用部分地由于其简单的设计和结构的坚固性，并且可靠性高、范围广泛、成本低、响应快速、容错性和转矩惯性比高等等。电机的主要限制特征是运行时产生的高转矩波动和声学噪声。

SRM电机的声学噪声在7500转每分钟(RPM)以上的速度下比现有的常规电机高约40％。SRM的定子绕组中的电流与局部磁场相互作用以在定子绕组上产生/感应力。这种力可能会引起绕组振动，从而导致声学噪声的发出。绕组振动还会激发定子振动，从而增加声学噪声。可以通过多种手段控制声学噪声。一种这样的手段是使用开关来控制电流路径。另一种手段是使用模糊逻辑控制来优化SRM的控制。声学噪声也可能是由于磁通反转和磁通脉动。

电机中的转矩波动是其一转期间最小和最大转矩之间的差值。这由许多因素引起，例如，齿槽转矩、磁动势(MMF)和气隙通量谐波之间的相互作用等。转矩波动的主要原因是磁通脉动。磁通脉动无法消除，但可以通过在定子中引入永磁体以支持转矩产生和起动期间的初始磁通来减少。

基本上，转矩是定子磁通乘以定子绕组/线圈中的电流的函数。因此，定子磁通和电流二者都有助于转矩的产生。

永磁体(PM)用于减少磁通脉动，但PM的使用可能会在电机中引入齿槽效应或“无电流”转矩，由此导致更高的起动电流。当转子不旋转时，由于与转子的磁通链会产生齿槽转矩。外部电阻组的电流、安装在定子上的辅助绕组、以及在转子中引入铜条/阻尼绕组已被用于减小由于使用PM造成的初始无电流转矩。事实证明，为此目的而普遍使用的稀土磁体是相当昂贵的。由于过热、大电枢电流或SRM长时间过载，还存在磁极退磁的风险。

而且，由于SRM仅由磁阻转矩驱动，因此需要用于定子绕组的附加励磁电流来励磁SRM。因此，SRM的效率不如在电动车辆中使用的永磁同步电机的效率。由于转矩波动，与无刷DC(BLDC)电机相比，SRM通常在较低速度下具有较低效率，而与磁体辅助电机相比，SRM的功率密度较低。BLDC电机在其转子中有永磁体且在其定子中有电磁体。

鉴于上文，需要一种改进的SRM，其减轻上述缺点中的至少一个。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种定子，其包括两对或更多对径向相对定子磁极、和两个或更多个定子绕组。每个定子绕组围绕相应一对径向相对定子磁极缠绕。绕组可以被激励以在所述一对径向相对定子磁极中的一个定子磁极内沿其径向轴线产生磁通。磁通从定子磁极的正面发出。定子还包括设置在定子磁极中的永磁体，用于使磁通转向以至少基本上从定子磁极的侧表面发出。

在一些实施方式中，永磁体偏离于径向轴线设置在定子磁极中。并且永磁体具有面向径向轴线的N极和与定子磁极的径向轴线相交的磁性方向。在一些实施方式中，永磁体具有接近垂直或垂直于径向轴线的磁性方向。