專利名稱：具有多個偏斜定子極和/或轉(zhuǎn)子極的旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式電動機，更具體地，涉及包括多個轉(zhuǎn)子極和定子極的永磁電機，這些轉(zhuǎn)子極和定子極具有幾何上相互偏斜的表面。
背景技術(shù)：
上文所確認的Maslov等人的共同未決的美國專利申請No.09/826,423確認并針對改進的電機的需要，該改進電機適合于簡化地制造并且能夠具有有效的和靈活的操作性能。例如，在車輛驅(qū)動環(huán)境中，非常需要的是，在寬的速度范圍中獲得平穩(wěn)的操作，同時在最小功率消耗下維持高的扭矩輸出能力和低的紋波。該車輛電機驅(qū)動器應(yīng)有利地提供了對多種結(jié)構(gòu)部件的方便的接觸，用于以最小的不便替換這些部分。上文確認的相關(guān)共同未決的美國申請描述了作為配置在環(huán)形環(huán)中的隔離透磁結(jié)構(gòu)的電磁體芯部分的形成。相比于現(xiàn)有技術(shù)的實施例，通過這樣的配置可以集中磁通量以提供有利的效果。
如上文確認的Maslov等人的申請中所述，電磁體芯部分的隔離允許在磁芯中獨立地集中磁通量，且具有最小的磁通量損失或者使對其他電磁體部件的有害互感干擾的影響最小。通過將單一極對配置為隔離的電磁體組可以獲得操作上的優(yōu)點。在開關(guān)對極對繞組的賦能時，獨立極對與其他極組的磁路隔離消除了對相鄰組的磁通量互感的影響。在組中沒有額外的極避免了該組中的任何該影響。所描述的進一步的益處來自于使用三維面向的電機結(jié)構(gòu)，諸如以下這樣的結(jié)構(gòu)化配置，其中軸向?qū)实亩ㄗ訕O和軸向?qū)实霓D(zhuǎn)子磁體在機器的有效氣隙中提供了高度集中的磁通量密度分布。相比于具有相同氣隙直徑的傳統(tǒng)的電機，該配置提供了更多的具有相同獨立有效氣隙表面面積的極和/或更大的總有效氣隙表面面積。
除了通過上文所述的配置而獲得的磁通量集中的優(yōu)點，最近提出的釹-鐵-硼(NdFeB)磁材料可以產(chǎn)生比先前在無刷電機中使用的其他永磁材料更大的磁通量密度。在包括大量極的電機中使用高密度產(chǎn)生永磁體提出了對改善由頓轉(zhuǎn)扭矩所引入的不需要的影響的關(guān)注。頓轉(zhuǎn)扭矩是通過安裝有永磁體的轉(zhuǎn)子和那些不處于選擇性磁化狀態(tài)的定子極之間的磁吸力而產(chǎn)生的。該吸力使轉(zhuǎn)子磁體向與定子極成對準的平衡位置移動，用以使其之間的磁阻最小。當通過向定子的賦能而驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由磁體與未賦能的電磁體部分相互作用而產(chǎn)生的頓轉(zhuǎn)扭矩的幅度和方向周期性地改變，與由賦能定子部分產(chǎn)生的扭矩相反。在沒有補償?shù)那闆r下，頓轉(zhuǎn)扭矩可以以突然的方式改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向。如果頓轉(zhuǎn)扭矩具有很大的幅度，則其變成旋轉(zhuǎn)的障礙和機械振動源，這對精確速度控制和平穩(wěn)操作的目標是有害的。
現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中存在多種頓轉(zhuǎn)扭矩最小化技術(shù)。該技術(shù)嘗試減小相對于轉(zhuǎn)子位置的磁陰變化的速率，減小機器中的磁通量，或者移動該極使得由獨立極產(chǎn)生的頓轉(zhuǎn)扭矩彼此相消?？梢允褂秒娮臃椒刂瓢l(fā)生在永磁體和電磁體表面之間的電磁相互作用的強度。該方法的缺陷在于，它們涉及了復(fù)雜的控制算法，該算法與電機控制算法同時實現(xiàn)并且有降低電機整體性能的趨勢。而其他可替換的方法將降低磁路中的磁通量密度。磁通量密度的減少犧牲了通過較新的永磁體材料和上文確認的共同未決申請的磁通量集中技術(shù)而獲得的優(yōu)勢。
其他方法涉及通過改變定子極的形狀來修改電機的構(gòu)造。傳統(tǒng)上由層疊的疊層制成的現(xiàn)有技術(shù)的定子極不容易適于被修改。用于對該疊片結(jié)構(gòu)進行有限范圍修改所需的機器制造工藝是復(fù)雜的和高成本的。
因此存在以下需要，即在具有高磁通量密度幅度和集中度的電機中進行有效的頓轉(zhuǎn)補償，而不會損壞電機的有效操作和控制能力，同時提供了節(jié)約成本的可行性和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
通過使用適合于形成多種特殊形狀的諸如軟透磁介質(zhì)的芯材料，至少部分地獲得了本發(fā)明的優(yōu)點。例如，芯材料可以由軟磁體等級的Fe、SiFe、SiFeCo、SiFeP粉末狀材料制成，該每種材料具有唯一的功率損耗，磁導(dǎo)率和飽和度?？梢栽诓恍枰纬莎B層的情況下形成具有相關(guān)容差的定子元件的芯幾何形狀和芯尺寸，并且因此可被制成用于優(yōu)化在轉(zhuǎn)子永磁體和定子電磁體的耦合極之間建立的磁位梯度。通過利用由軟鐵材料提供的撓性來配置多種形狀，可以細微地改變磁位梯度，由此使頓轉(zhuǎn)扭矩的變化不那么突然。因此在不降低電機控制扭矩產(chǎn)生能力的前提下可以獲得較平緩的操作。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，可以調(diào)節(jié)定子極和轉(zhuǎn)子極之間的關(guān)系以控制磁通量分布，該磁通量分布將永磁體元件和未賦能電磁體極鏈接起來作為此兩者之間相對位置的函數(shù)。本發(fā)明的一種該配置的結(jié)構(gòu)特征被具體化在一種電機中，該電機包括轉(zhuǎn)子和定子，該每個轉(zhuǎn)子和定子都安置在環(huán)形環(huán)配置中并且通過環(huán)形徑向氣隙彼此隔開。該定子包括多個圍繞旋轉(zhuǎn)軸軸向安置的分立的整體電磁體芯部分。每個芯部分包括兩個或者更多的整體地鏈接在一起的極。在該鏈接部分上形成了繞組，用于在通過電流賦能時在相鄰定子極中建立具有相反極性的極。
定子芯部分固定到非鐵磁支撐結(jié)構(gòu)上并且在彼此之間沒有鐵磁接觸的情況下分布在定子環(huán)中。因此，通過向另一個鐵磁隔離的芯部分的繞組賦能，具有未賦能繞組的芯部分將不具有在其中產(chǎn)生的磁通量。然而，未賦能的電磁體芯部分將受到在轉(zhuǎn)子永磁體接近并通過面對定子極的氣隙部分時由該轉(zhuǎn)子永磁體移動而產(chǎn)生的磁通量的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所有的定子極具有在氣隙上的共同的表面幾何配置。轉(zhuǎn)子包括多個永磁體，其具有面對該氣隙的具有共同幾何配置的表面。定子極表面的幾何配置和轉(zhuǎn)子磁體表面的幾何配置關(guān)于彼此是相互偏斜的。定子極配置和轉(zhuǎn)子磁體配置中的一個或者兩者可以相對于旋轉(zhuǎn)軸是偏斜的。該偏斜配置的作用在于，在永磁體橫越其旋轉(zhuǎn)路線時，抑制了由轉(zhuǎn)子磁體和未賦能定子電磁體的極之間的相互作用而產(chǎn)生的頓轉(zhuǎn)扭矩的變化速率。
本發(fā)明可以將這些優(yōu)點應(yīng)用到在上文確認的申請中公開的多種結(jié)構(gòu)實施例中。包括高磁通量產(chǎn)生材料的永磁體定位在面對氣隙的具有偶極極性磁化強度的轉(zhuǎn)子表面上?？梢詫崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子磁體表面和定子極表面之間的偏斜關(guān)系，用以緩解具有單一的軸向?qū)实拇朋w和定子極行的電機中的頓轉(zhuǎn)扭矩現(xiàn)象，在具有較大量的磁體和定子極的電機中，諸如那些其中每個定子極部分與旋轉(zhuǎn)軸平行的電機，該偏斜關(guān)系有效地補償了潛在大的頓轉(zhuǎn)扭矩擾動。在前文確認的共同未決的申請中例示了后者電機的一般結(jié)構(gòu)。兩個或者更多的軸向隔開的分立轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)可以沿氣隙在圓周方向安置，環(huán)的數(shù)目在數(shù)量上等于在軸向?qū)实亩ㄗ有静糠种械亩ㄗ訕O的數(shù)目。永磁體行在軸向上相互隔開，在其各自環(huán)和軸向行中，每個轉(zhuǎn)子永磁體具有同相鄰永磁體的磁極性相反的磁極性。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于，通過以不同于永磁體表面配置的幾何圖形配置定子極表面，可以調(diào)節(jié)定子極和轉(zhuǎn)子極之間的關(guān)系，用以控制產(chǎn)生頓轉(zhuǎn)扭矩的磁通量分布。例如，轉(zhuǎn)子磁體可以形成為矩形表面圖形，而定子極表面可以形成為任何規(guī)則的或者不規(guī)則的幾何圖形，使特定圖形的選擇適合于給定電機應(yīng)用所需的磁通量分布。
通過下文的詳細描述，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的另外的優(yōu)點將變得更易于理解，其中簡單地通過說明執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式，示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如將認識到的，在不偏離本發(fā)明的前提下，本發(fā)明能夠具有其他的和不同實施例，并且在多種顯著方面能夠修改其幾處細節(jié)。因此，附圖和描述應(yīng)在實質(zhì)上被認為是說明性的，而非限制性的。
附圖簡述在附圖的圖示中，本發(fā)明是作為示例，而非作為限制而被描述，并且在附圖相似的參考數(shù)字表示相似的元件，其中

圖1是示出了電機的轉(zhuǎn)子和定子元件的示例性示圖，諸如共同未決的申請09/826,422中所公開的。
圖2是圖1元件的局部平面布局，示出了在電機操作過程中三個時刻的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。
圖5是對于多種結(jié)構(gòu)配置的相對角度的每相扭矩的曲線圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。
圖7是圖6元件的三維分解結(jié)構(gòu)圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。
圖9是關(guān)于圖8實施例的轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)的局部三維示圖。
圖10(A)～10(F)示出了多種可替換的定子芯元件極對，具有不同幾何表面圖形配置，取代了圖3和8的偏斜定子極配置。
發(fā)明詳述圖1是示出了電機的轉(zhuǎn)子和定子元件的示例性示圖，諸如共同未決的申請09/826,422中所公開的，其公開內(nèi)容在此處并入。為使說明清晰，僅示出了那些有益于解釋本發(fā)明的元件。為了更加詳細的解釋本發(fā)明適用的多種例示電機中一部分的實施例，參考了上文確認的共同未決的申請。
轉(zhuǎn)子部件10是具有永磁體12的環(huán)形環(huán)結(jié)構(gòu)，該永磁體12基本上均勻地沿圓柱狀支撐板14分布。該永磁體是沿環(huán)形環(huán)內(nèi)圓周交替改變磁極性的轉(zhuǎn)子極。支撐板可以包括透磁材料，其用作相鄰永磁極12之間的磁回路。轉(zhuǎn)子環(huán)繞定子部件20，轉(zhuǎn)子和定子部件由環(huán)形環(huán)徑向氣隙隔開。定子20包括多個具有相同構(gòu)造的電磁體芯部分，其沿氣隙均勻地分布。每個芯部分包括一般為U形的磁結(jié)構(gòu)24，其形成了具有面對氣隙的表面26的兩個極。該極對的支腿由繞組28纏繞?？商鎿Q地，芯部分可被構(gòu)造為容納單一的、形成在鏈接極對的部分上的繞組。
每個定子電磁體芯結(jié)構(gòu)是分立的，并且同相鄰的定子芯元件是磁隔離的。定子元件24固定到非透磁支撐結(jié)構(gòu)上，由此形成環(huán)形環(huán)配置。該配置消除了來自相鄰定子極組的雜散互感磁通量影響的發(fā)散。
圖2是兩個相鄰定子芯元件22的局部平面布局，其具有標注為A～D的極，在操作期間與標注為0～5的轉(zhuǎn)子磁體相關(guān)。在轉(zhuǎn)子從左向右移動的周期中，在三個時刻(t1～t3)在(A)～(C)示出了轉(zhuǎn)子磁體的位置。在時刻t1，通過按照在A處形成強南極和在B處形成強北極的方向上流動的電流來向A-B定子極對的繞組賦能。C-D定子極對的繞組未賦能。在(A)示出了轉(zhuǎn)子的位置。北磁體1和南磁體2與定子極A重疊。南磁體2和北磁體3與定子極B重疊。在該時刻，磁體3接近與極C相重疊的位置。南磁體4基本上與極C對準，而北磁體5基本上與極D對準。在該時刻，通過南極A和北極磁體1之間的吸引力、北極B和南極磁體2之間的吸引力、以及北極B和北極磁體3之間的排斥力來產(chǎn)生了頓轉(zhuǎn)扭矩。極C和D具有由磁體4和5的吸引所導(dǎo)致的各自微弱的北和南的磁化強度。傾向于維持最小的磁阻的該吸引與電機驅(qū)動扭矩相反。
在時刻t2，轉(zhuǎn)子移動到(B)處所示的位置。對極對A-B繞組的賦能被轉(zhuǎn)換為關(guān)閉。C-D極對的繞組未賦能。磁體1和2基本上分別與極A和B對準。北磁體3和南磁體4與極C重疊。南磁體4和北磁體5與極D重疊。極A和B分別具有微弱的南和北的磁化強度。定子極C和D受到北和南轉(zhuǎn)子磁體兩者的影響。極C處于北極磁體3和南極磁體4之間的磁通路線中。極D處于南極磁體4和北極磁體5之間的磁通路線中。因此所建立的頓轉(zhuǎn)扭矩與電機驅(qū)動扭矩相反，并且隨著轉(zhuǎn)子磁體從與未賦能定子極直接對準位置向部分對準位置的移動而改變幅度。
在時刻t3，轉(zhuǎn)子移動到(C)處所示的位置。顛倒A-B極對繞組的賦能，引起了極A處的強北極和B處的強南極。C-D極對的繞組未賦能。北磁體1和南磁體2與定子極B重疊。南磁體0和北磁體1與定子極A重疊。在該時刻南磁體2接近與極C相重疊的位置。北磁體3基本上與極C對準，而南磁體4基本上與極D對準。
如上文所述，相反的頓轉(zhuǎn)扭矩以進行旋轉(zhuǎn)時相對于相關(guān)角度位置而改變的方式影響電機扭矩。在轉(zhuǎn)子磁體將要跨越氣隙面對定子極時，該頓轉(zhuǎn)扭矩在轉(zhuǎn)變點處最為顯著。在通常是矩形的永磁體表面前緣接近矩形定子極的平行邊緣時，發(fā)生了頓轉(zhuǎn)扭矩的突然變化。使用諸如釹-鐵-硼(NdFeB)磁材料的強永磁體材料(其在轉(zhuǎn)子永磁體的鄰近區(qū)域的氣隙中引入了大的磁通量密度)在很大程度上增加了這一不需要的影響。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。在定子極的表面配置上，圖3的實施例在結(jié)構(gòu)上與圖2的電機不同。轉(zhuǎn)子磁體表面具有共同的矩形配置。定子極表面具有共同的幾何配置，其相對于轉(zhuǎn)子磁體表面的矩形方向是偏斜的。即，定子極的矩形表面變化為非矩形的平行四邊形，由此使其邊緣不再與旋轉(zhuǎn)軸或者與轉(zhuǎn)子磁體的矩形表面的邊緣平行。磁體的前緣和從其中(例如北極3)引出的磁通量必須經(jīng)歷其同極D下邊緣的第一交點(如圖所示)和其同極D上邊緣的第一交點之間的有限的距離。這樣，在轉(zhuǎn)子磁體越過氣隙接近同定子極的重疊關(guān)系時，在轉(zhuǎn)變點的頓轉(zhuǎn)扭矩的變化相比于圖2實施例中的扭矩變化更加緩和。應(yīng)當理解，具體的說明是作為示例，而偏斜的程度和方向可被修改用以根據(jù)需要改變影響。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。在轉(zhuǎn)子磁體的表面配置上，圖4的實施例在結(jié)構(gòu)上與圖2的電機不同。定子極表面具有共同的矩形配置。轉(zhuǎn)子磁體表面具有共同的幾何配置，其相對于定子極表面的矩形方向是偏斜的。轉(zhuǎn)子磁體的矩形表面是非矩形的平行四邊形，其邊緣不再與旋轉(zhuǎn)軸或者與定子極的矩形表面的邊緣平行。磁體的前緣和從其中(例如北極3)引出的磁通量必須經(jīng)歷其同極D下邊緣的第一交點(如圖所示)和其同極D上邊緣的第一交點之間的有限的距離。這樣，在轉(zhuǎn)子磁體越過氣隙接近同定子極的重疊關(guān)系時，在轉(zhuǎn)變點的頓轉(zhuǎn)扭矩的變化相比于圖2實施例中的扭矩變化更加緩和。偏斜的程度和方向可被修改用以根據(jù)需要改變影響。
圖5是對于多種結(jié)構(gòu)配置的相對于角度的每相扭矩的曲線圖。在這些特定實例中，在18和28度之間的范圍中，頓轉(zhuǎn)扭矩對頓轉(zhuǎn)扭矩的影響是最顯著的。通過調(diào)節(jié)偏斜的程度，可以使該范圍中的大的扭矩振蕩變得平緩達到可接受的程度。在圖3和4的實施例中，定子極表面配置和轉(zhuǎn)子磁體表面配置是關(guān)于彼此相互偏斜的。在每個說明中，不論是轉(zhuǎn)子磁體表面配置(圖3)還是定子極表面配置(圖4)均未關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸偏斜。然而，在本發(fā)明的概念中，轉(zhuǎn)子磁體表面配置和定子極表面配置均可以關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸偏斜，只要它們關(guān)于還彼此相互偏斜。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。定子22包括多個分立的整體電磁體芯部分，該電磁體芯部分具有多個軸向?qū)实臉O。轉(zhuǎn)子10包括多個沿氣隙在圓周方向分布并且環(huán)繞定子的偶極磁體的軸向行。盡管為了說明目的示出了三組定子極部分和磁體行，但是應(yīng)當理解，不同數(shù)目的定子極部分和轉(zhuǎn)子磁體行也在本發(fā)明的概念之中。
定子極表面具有公共的矩形配置。使用與圖4實施例相似的方式，轉(zhuǎn)子磁體表面具有共同的幾何配置，其相對于定子極表面的矩形方向是偏斜的。轉(zhuǎn)子磁體表面形成了非矩形的平行四邊形，其在圓周方向上的邊緣不與旋轉(zhuǎn)軸或者不與定子極矩形表面的邊緣平行。磁體的前緣和從其中引出的磁通量必須經(jīng)歷其同其軸向?qū)实亩ㄗ訕O下邊緣的第一交點(如圖所示)和其同其軸向?qū)实亩ㄗ訕O上邊緣的第一交點之間的有限的距離。如圖4中的實施例，在轉(zhuǎn)子磁體越過氣隙接近同定子極的重疊關(guān)系時，在轉(zhuǎn)變點的頓轉(zhuǎn)扭矩的變化相比于在定子和轉(zhuǎn)子的矩形表面發(fā)生的扭矩變化更加緩和。使頓轉(zhuǎn)扭矩的擾動平緩特別有利于在多個極和磁體中出現(xiàn)的大量的轉(zhuǎn)變過程。
圖7是圖6元件的三維分解結(jié)構(gòu)圖。多個軸向隔開的轉(zhuǎn)子偶極磁體行10在沿圓柱狀氣隙在圓周方向上分布，并且環(huán)繞定子芯部分22。轉(zhuǎn)子磁體在沿氣隙在圓周方向上交替改變磁極性。在每個軸向?qū)实霓D(zhuǎn)子磁體行中，在氣隙表面處的中心磁體呈現(xiàn)出與側(cè)面磁體的磁極性相反的磁極性。定子包括多個分立的整體電磁體芯部分，該電磁體芯部分具有多個軸向?qū)实臉O。繞組可以形成在該極上或者形成在鏈接極的芯部分上。對于這些轉(zhuǎn)子和定子元件，關(guān)于其支撐結(jié)構(gòu)的詳細討論參考了共同未決的申請10/067,305，其中包括用于定子芯元件的非鐵磁支撐結(jié)構(gòu)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的定子極表面和轉(zhuǎn)子表面相對位置的局部平面布局。在與圖6的布局相似的布局中，定子22包括多個分立的整體電磁體芯部分，該電磁體芯部分具有多個軸向?qū)实臉O。轉(zhuǎn)子10包括多個圍繞氣隙在圓周方向分布并且環(huán)繞定子的偶極磁體的軸向行。盡管為了說明目的示出了三組定子極部分和磁體行，但是應(yīng)當理解，不同數(shù)目的定子極部分和轉(zhuǎn)子磁體行也在本發(fā)明的概念之中。
轉(zhuǎn)子磁體表面具有公共的矩形配置。使用與圖3實施例相似的方式，定子極表面具有共同的幾何配置，其相對于轉(zhuǎn)子磁體表面的矩形方向是偏斜的。定子極表面形成了非矩形的平行四邊形，其在圓周方向上的邊緣不與旋轉(zhuǎn)軸或者不與轉(zhuǎn)子磁體矩形表面的邊緣平行。磁體的前緣和從其中引出的磁通量必須經(jīng)歷其同其軸向?qū)实亩ㄗ訕O上邊緣的第一交點(如圖所示)和其同其軸向?qū)实亩ㄗ訕O下邊緣的第一交點之間的有限的距離。在轉(zhuǎn)子磁體越過氣隙接近同定子極的重疊關(guān)系時，在轉(zhuǎn)變點的頓轉(zhuǎn)扭矩的變化相比于在定子和轉(zhuǎn)子的矩形表面發(fā)生的扭矩變化更加緩和。
圖9是關(guān)于圖8實施例的轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)的局部三維示圖。如從圖中可以看到的，轉(zhuǎn)子磁體行10和定子芯部分22與旋轉(zhuǎn)軸平行對準。然而，定子極表面關(guān)于軸偏斜。
圖10(A)～10(F)示出了多種可替換的定子芯元件極對，具有不同幾何表面圖形配置，取代了圖3和8的偏斜定子極配置。如同其他圖中的，每個極對是鐵磁隔離芯的一部分，并且可以如圖6～9中所示在平行于旋轉(zhuǎn)軸的方向上對準，或者如圖1～4所示與旋轉(zhuǎn)軸垂直。轉(zhuǎn)子磁體優(yōu)選地具有矩形表面配置。隨著轉(zhuǎn)子從左向右移動，磁體的前緣和從其中引出的磁通量可變地重疊了定子極，用以使頓轉(zhuǎn)扭矩的影響平緩。取決于應(yīng)用，可以使幾何圖形適合于提供所需的影響。
在本公開內(nèi)容中，僅示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例以及數(shù)個其多功能的示例。應(yīng)當理解，本發(fā)明能夠用于多種其他組合和環(huán)境，并且能夠在本文所表述的本發(fā)明概念的范圍中進行變化或修改。例如，圖10(A)～10(F)所示的配置可以形成為轉(zhuǎn)子磁體，而定子極表面具有矩形的或者不同表面幾何配置。
盡管說明了定子芯元件的特定幾何配置，但是應(yīng)當認識到，本文的本發(fā)明概念涵蓋了這些配置的眾多的變化方案，而實質(zhì)上使用粉末金屬技術(shù)可以形成任何形狀。因此，可以使特定的芯配置適合于所需的磁通量分布。
盡管本發(fā)明的描述示出了由轉(zhuǎn)子環(huán)繞的定子，但是本發(fā)明的概念等效地適用于由定子環(huán)繞轉(zhuǎn)子的電機。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式電動機，包括定子，包括多個分立的鐵磁隔離的電磁體芯部分，該電磁體芯部分圍繞旋轉(zhuǎn)軸共軸安置，用以形成環(huán)形的圓柱狀定子環(huán)，每個芯部分包括多個極；和圓柱狀環(huán)形轉(zhuǎn)子，其與定子同心并且由圓柱狀氣隙與該定子隔開，所述轉(zhuǎn)子包括多個具有面對該氣隙的表面的永磁體；其中定子芯部分的極在氣隙處具有共同的表面幾何配置；永磁體表面具有共同的幾何配置；并且定子極表面配置和轉(zhuǎn)子磁體表面配置關(guān)于彼此相互偏斜。
2.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中定子極配置關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸偏斜。
3.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中轉(zhuǎn)子磁體配置關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸偏斜。
4.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中定子芯部分固定在非鐵磁支撐結(jié)構(gòu)上，并且在彼此之間沒有鐵磁接觸的情況下分布在定子環(huán)中。
5.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中每個定子芯部分的相鄰極通過鏈接部分整體地相互接合，并且在該鏈接部分上形成有繞組，用于在利用電流賦能時在相鄰的定子極中建立具有相反極性的磁極。
6.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中每個定子部分的多個極在與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向上對準。
7.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)電動機，其中所有的定子極在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向上對準，并且軸向上的定子環(huán)的尺度范圍是一個定子極。
8.權(quán)利要求6的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中每個芯部分包括至少三個極。
9.權(quán)利要求6的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中多個轉(zhuǎn)子永磁體形成軸向隔開的分立磁體環(huán)，其沿氣隙在圓周方向安置，所述環(huán)的數(shù)目在數(shù)量上等于定子芯部分中的定子極的數(shù)目；并且該環(huán)中對應(yīng)的磁體是按行來軸向?qū)省?br> 10.權(quán)利要求9的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中每個轉(zhuǎn)子永磁體在其各自的環(huán)和軸向行中具有同相鄰的永磁體的磁極性相反的磁極性。
11.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中電磁體芯部分由粉末狀金屬材料形成。
12.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中每個永磁體是磁偶極，其在面對氣隙的表面上具有一種磁極性，在背向氣隙的表面上具有相反的磁極性，由此在與氣隙垂直的方向上形成了磁極方位。
13.一種用于旋轉(zhuǎn)式電動機的定子，包括多個分立的電磁體芯部分，其圍繞旋轉(zhuǎn)軸共軸安置，用以形成具有內(nèi)徑和外徑的環(huán)形圓柱狀定子環(huán)；其中每個芯部分包括多個通過鏈接部分整體地彼此連接的極；每個所述極包括位于下面的基部和關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸偏斜的極靴部分；并且定子芯部分固定在非鐵磁支撐結(jié)構(gòu)，并且在彼此之間沒有鐵磁接觸的情況下分布在定子環(huán)中。
14.一種旋轉(zhuǎn)式電動機，包括定子，包括多個分立的鐵磁隔離的電磁體芯部分，該電磁體芯部分圍繞旋轉(zhuǎn)軸共軸安置，用以形成環(huán)形的圓柱狀定子環(huán)，每個芯部分包括多個極；和圓柱狀環(huán)形轉(zhuǎn)子，其與定子同心并且由圓柱狀氣隙與該定子隔開，所述轉(zhuǎn)子包括多個具有面對該氣隙的表面的永磁體；其中所有定子芯部分的極在氣隙處具有共同的表面幾何配置；所有永磁體表面具有與定子極表面幾何配置不同的共同的幾何配置；
15.權(quán)利要求14的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中每個定子部分的多個極在旋轉(zhuǎn)軸的平行方向上對準。
16.權(quán)利要求14的旋轉(zhuǎn)式電動機，其中所有的定子極在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向上對準，并且在軸向上的定子環(huán)的尺寸范圍是一個定子極。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)式電動機，具有定子(22)，該定子具有多個分立的且鐵磁隔離的電磁體芯部分，該電磁體芯部分圍繞旋轉(zhuǎn)軸共軸安置。諸如軟透磁介質(zhì)的芯材料適合于形成多種特定形狀。芯部分由非鐵磁結(jié)構(gòu)支撐。轉(zhuǎn)子(10)包括多個具有面對使其與定子隔開的氣隙的表面的永磁體，該表面具有共同的幾何配置。定子極表面幾何配置和轉(zhuǎn)子磁體表面幾何配置關(guān)于彼此相互偏斜。該偏斜布置的作用在于抑制頓轉(zhuǎn)扭矩的幅度變化的速率，該頓轉(zhuǎn)扭矩是在永磁體經(jīng)歷其旋轉(zhuǎn)路線時由轉(zhuǎn)子磁體與未賦能定子電磁體的極之間相互作用而產(chǎn)生。
文檔編號H02K29/03GK1659767SQ03812822
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者扎雷·薩爾馬西·什奧哈穆尼安, 鮑里斯·A·馬斯洛夫, 馬克·A·本森 申請人:波峰實驗室責任有限公司