用于內(nèi)置式永磁體電機的軸向非對稱配置的制作方法
【專利摘要】內(nèi)置式永磁體電機包括轉(zhuǎn)子，其具有中央軸線和多個軸向段。軸向段包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位。每個軸向間隔的段包括至少一個極，限定特征為相應(yīng)第一、第二和第三角的相應(yīng)角配置。第一軸向段限定第一組角配置，第二軸向段限定第二組角配置。轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同。
【專利說明】
用于內(nèi)置式永磁體電機的軸向非對稱配置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明大致涉及一種內(nèi)置式永磁體電機，更特別地，涉及內(nèi)置式永磁體電機中的轉(zhuǎn)子槽的配置。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)置式永磁體電機通常包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有埋在轉(zhuǎn)子內(nèi)的具有交替極性的多個磁體。轉(zhuǎn)子在通常包括多個繞組的定子內(nèi)可旋轉(zhuǎn)。永磁體電機可在定子齒上產(chǎn)生徑向力，導(dǎo)致不期望的振動和噪音。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了一種內(nèi)置式永磁體電機(inter1r permanent magnet machine),包括:轉(zhuǎn)子，其具有中央軸線和多個軸向段，從而所述多個軸向段每個包括至少一個極，限定特征為相應(yīng)的第一、第二和第三角的角配置;其中，所述多個軸向段包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位;其中，第一軸向段限定第一組角配置，第二軸向段限定第二組角配置;并且其中，轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同。
[0004]優(yōu)選地，所述至少一個極包括:從中央軸線中途通過所述至少一個極的極軸線;第一對槽，被配置為關(guān)于極軸線對稱且設(shè)置在徑向內(nèi)部第一層中，第一角限定在極軸線和所述第一對槽中的一個的第一中心線之間；第二對槽，被配置為關(guān)于極軸線對稱且設(shè)置在徑向外部第二層中，第二角限定在極軸線和所述第二對槽中的一個的第二中心線之間；和一對外部槽，被配置為關(guān)于極軸線對稱且靠近轉(zhuǎn)子的外表面形成，第三角限定在極軸線和所述一對外部槽中的一個的第三中心線之間。
[0005]優(yōu)選地，其中，第一軸向段包括第一極(A)，其直接鄰近第二極(B)，且第二軸向段包括第三極(C)，其直接鄰近第四極(D);第一、第二、第三和第四極(A、B、C、D)每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置[(A1AJ3)、(B1H)、(C1X2X3)、(D1U3)]，其通過相應(yīng)的第一、第二和第三角表示。
[0006]優(yōu)選地，其中，所述多個軸向段的相鄰軸向段繞軸向方向交替地翻轉(zhuǎn);第一角配置(Α??)和第四角配置(Dl、D2、D3)相同；且第二角配置(1?1、132、133)和第二角配置(01、02、03)相同。
[0007]優(yōu)選地，其中，第一軸向段具有極對極非對稱性，從而第一角配置(A1J2J3)與第二角配置(1^1、132、133)不同；和第二軸向段具有極對極非對稱性，從而第二角配置(Cl、C2、C3)與第四角配置(Dl、D2、D3)不同。
[0008]優(yōu)選地，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)的第一、第二和第三角的至少一個相對于第二角配置的差為臨界值或在其之上時，第一角配置(A^A2J3)與第二角配置不同。
[0009]優(yōu)選地，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)的第一、第二和第三角的至少兩個相對于第二角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(A1、A2、A3)與第二角配置(B1、B2、B3)不同。
[0010]優(yōu)選地，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)的第一、第二和第三角的每個相對于第二角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(Al、A2、A3)與第二角配置(B1、B2、B3)不同。
[0011]優(yōu)選地，其中，第一軸向段包括第一極(E)，其直接鄰近第二極(F)，且第二軸向段包括第三極(G)，其直接鄰近第四極(H);第一、第二、第三和第四極(E、F、G、H)每個限定相應(yīng)的第^第二^三和第四角配置抱七^丄的士士^⑷而^丄他^仏其通過相應(yīng)的第一、第二和第三角表示。
[0012]優(yōu)選地，其中，第一軸向段具有極對極對稱性，從而第一角配置(EhE^E3)與第二角配置(FhF^F3)相同；并且第二軸向段具有極對極對稱性，從而第三角配置(GhG^G3)與第四角配置(HlH^H3)相同。
[0013]優(yōu)選地，其中，第一和第二軸向轉(zhuǎn)子段限定不同組角配置，從而:第一角配置(E^E2、E3)與第三角配置(GhG^G3)和第四角配置(HH3)的每個不同；并且第二角配置的、F2、F3)與第三角配置(GhG^G3)和第四角配置(HhH^H3)的每個不同。
[0014]優(yōu)選地，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少一個相對于第三角配置的差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G^G2X3)不同。
[0015]優(yōu)選地，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少兩個相對于第三角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G1X2X3)不同。
[0016]優(yōu)選地，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的每個相對于第三角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G^G2X3)不同。
[0017]本發(fā)明還公開了一種內(nèi)置式永磁體電機，包括:轉(zhuǎn)子，其具有中央軸線和多個軸向段，包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位;其中，多個軸向間隔的段每個包括至少一個極，所述極具有極軸線并限定特征為相應(yīng)第一、第二和第三角的相應(yīng)角配置;其中，第一軸向段限定第一組角配置，且第二軸向段限定第二組角配置;其中，轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第一角限定在極軸線和第一對槽中的一個的第一中心線之間；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第二角限定在極軸線和第二對槽中的一個的第二中心線之間；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第三角限定在極軸線和一對外部槽中的一個的第三中心線之間；其中，第一軸向段具有極對極非對稱性，從而第一角配置(HA3)與第二角配置(B1H)不同；其中，第二軸向段具有極對極非對稱性，從而第三角配置(C1X2X3)與第四角配置(DhD^D3)不同；其中，所述多個軸向段的相鄰軸向段繞軸向方向交替地翻轉(zhuǎn);其中，第一角配置(A^A2、A3)和第四角配置(D1H)相同；其中，第二角配置(B1H)和第三角配置(ClC2J3)相同。
[0018]本發(fā)明還公開了一種內(nèi)置式永磁體電機，包括:轉(zhuǎn)子，具有中央軸線和多個軸向段，包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位;其中，多個軸向間隔的段每個包括至少一個極，所述極具有極軸線并限定特征為相應(yīng)的第一、第二和第三角的相應(yīng)角配置;其中，第一軸向段限定第一組角配置，且第二軸向段限定第二組角配置;其中，轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第一角限定在極軸線和第一對槽中的一個的第一中心線之間；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第二角限定在極軸線和第二對槽中的一個的第二中心線之間；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第三角限定在極軸線和一對外部槽中的一個的第三中心線之間；其中，第一軸向段包括第一極(E)，其直接鄰近第二極(F)，且第二軸向段包括第三極(G)，其直接鄰近第四極(H);其中，第一、第二、第三和第四極(E、F、G、H)每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(HH3)]，其通過相應(yīng)的第一、第二和第三角表示;其中，第一角配置(ElE^E3)與第三角配置(GlG^G3)和第四角配置(HH3)不同；其中，第二角配置(FhF^F3)與第三角配置(GhG^G3)和第四角配置(HhH^H3)的不同；其中，第一軸向段具有極對極對稱性，從而第一角配置(EhE^E3)與第二角配置(F^Fs、F3)相同；并且其中，第二軸向段具有極對極對稱性，從而第三角配置(G1X2X3)與第四角配置(HH3)相同。
[0019]—種內(nèi)置式永磁體電機包括轉(zhuǎn)子，其具有中央軸線和多個軸向段。軸向段包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位。每個軸向間隔的段包括至少一個極，限定特征為相應(yīng)第一、第二和第三角的相應(yīng)角配置。第一軸向段限定第一組角配置，第二軸向段限定第二組角配置。轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同。
[0020]所述至少一個極包括從中央軸線中途通過所述至少一個極的極軸線，和第一對槽，其被配置為關(guān)于極軸線對稱且設(shè)置在徑向內(nèi)部第一層中。第一角限定在極軸線和所述第一對槽中的一個的第一中心線之間。第二對槽被配置為關(guān)于極軸線對稱且設(shè)置在徑向外部第二層中。第二角限定在極軸線和所述第二對槽中的一個的第二中心線之間。一對外部槽被配置為關(guān)于極軸線對稱且靠近轉(zhuǎn)子的外表面形成。第三角限定在極軸線和一對外部槽中的一個的第三中心線之間。
[0021 ]在第一實施例中，第一軸向段包括第一極(A)，其直接鄰近第二極(B)，第二軸向段包括第三極(C)，其直接鄰近第四極(D)。第一、第二、第三和第四極(A、B、C、D)每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置[(A1、A2、A3)、(B1H)、(C1X2X3)、(D1H)]，其通過相應(yīng)第一、第二和第三角表示。所述多個軸向段的相鄰軸向段可繞軸向方向交替地翻轉(zhuǎn)。第一角配置(A^A2J3)和第四角配置(DhD^D3)相同。第二角配置和第三角配置(C1X2X3)相同。第一軸向段具有極對極非對稱性，從而第一角配置(A^A2J3)與第二角配置(B1H)不同。第二軸向段具有極對極非對稱性，從而第三角配置(C1X2X3)與第四角配置(DhD^D3)不同。這是允許減小扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力二者的這些特征的組合。
[0022]當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少一個相對于第二角配置的差為臨界值或在其之上時，第一角配置(HA3)可與第二角配置(B1H)不同。當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少兩個相對于第二角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(AhA^A3)可與第二角配置不同。當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的每個相對于第二角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(Al、A2、A3)可與第二角配置(B1H)不同。
[0023]在第二實施例中，第一軸向段包括第一極(E)，其直接鄰近第二極(F)，第二軸向段包括第三極(G)，其直接鄰近第四極(H)。第一、第二、第三和第四極(E、F、G、H)每個限定相應(yīng)的第^第二^三和第四角配置抱七^丄的士士^⑷而^丄他^仏其通過相應(yīng)第一、第二和第三角表不。第一軸向段具有極對極對稱性，從而第一角配置(El、E2、E3)與第二角配置(FhF^F3)相同。第二軸向段具有極對極對稱性，從而第三角配置(G1X2X3)與第四角配置(HhH^H3)相同。第一和第二軸向轉(zhuǎn)子段限定不同組角配置，使得:第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(GhG^G3)和第四角配置(H1H)的每個不同；并且第二角配置(FhF^F3)與第三角配置(G^G2X3)和第四角配置(H1H)的每個不同。這是允許減小扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力二者的這些特征的組合。
[0024]當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少一個相對于第三角配置的差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)可與第三角配置(G1X2X3)不同。當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少兩個相對于第三角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(E^E2J3)可與第三角配置(GhG^G3)不同。當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的每個相對于第三角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(El、E2、E3)可與第三角配置(GhGhG3)不同。
[0025]本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細(xì)描述連同附圖時顯而易見。
【附圖說明】
[0026]圖1是內(nèi)置式永磁體電機的示意性局部透視圖，示出具有多個軸向間隔段的轉(zhuǎn)子，包括第一和第二軸向段；
?0027]圖2是圖1的一部分的不意橫截面圖；
[0028]圖3是第一軸向段的根據(jù)第一實施例的示意性局部橫截面圖；
[0029]圖4是第二軸向段的根據(jù)第一實施例的示意性局部橫截面圖；
[0030]圖5是第一軸向段的根據(jù)第二實施例的示意性局部橫截面圖；和
[0031]圖6是第二軸向段的一部分根據(jù)第二實施例的示意性局部橫截面圖。
【具體實施方式】
[0032]參考附圖，其中在幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記指向相同或相似的構(gòu)件，圖1是內(nèi)置式永磁體電機1的示意性透視圖，所述內(nèi)置式永磁體電機1具有繞中央軸線14布置的轉(zhuǎn)子
12。轉(zhuǎn)子12在大體環(huán)形的定子(未示出)內(nèi)可旋轉(zhuǎn)。圖2是圖1的一部分的示意性橫截面圖。參考圖1-2，轉(zhuǎn)子12形成有多個槽16，所述槽延伸到轉(zhuǎn)子12中并限定出具有任何合適形狀的三維容積。所有槽16或一部分槽26可填充有永磁體17。槽16可布置在徑向內(nèi)部第一層18和徑向外部第二層20中。
[0033]參考圖1，轉(zhuǎn)子12包括多個極22，每個極具有相應(yīng)的極軸線24，其從中央軸線14延伸并半路或中途通過相應(yīng)的極。轉(zhuǎn)子12可形成有任意數(shù)量的極或槽。在一個例子中，轉(zhuǎn)子12形成有8個極和72個定子槽。在另一個例子中，轉(zhuǎn)子12形成有10個極。
[0034]參考圖1，轉(zhuǎn)子12包括多個軸向段26，其繞中央軸線14軸向地取向或軸向間隔開。軸向方向X平行于中央軸線14。軸向段26可在最終裝配期間堆疊在一起。為了說明目的，轉(zhuǎn)子12顯示有第一、第二、第三和第四軸向段30、32、34和36;但是可以使用任何數(shù)量的軸向段。
[0035]如圖1所示，軸向段30、32、34和36成形為環(huán)形件或環(huán)的形式，其具有內(nèi)表面38和外表面40。第二軸向段32直接軸向地在一側(cè)鄰近第一軸向段30、在另一側(cè)鄰近第三軸向段34。第三軸向段34直接軸向地在一側(cè)鄰近第二軸向段32、在另一側(cè)鄰近第四軸向段36。
[0036]參考圖2，示出了代表性極42。每個極42包括第一對槽44，它們關(guān)于極軸線46對稱且沿徑向內(nèi)部第一層18布置。第一對槽44的每個槽限定各自的中心線。參考圖2，第一角50限定在通過第一對槽44中的一個(任一個，因為它們相對于極軸線46對稱)的中心的第一中心線和極軸線46之間。每個極42包括第二對槽52，它們關(guān)于極軸線46對稱且沿徑向外部第二層20布置。第二對槽52的每個槽限定各自的中心線。參考圖2，第二角56限定在通過第二對槽52中的一個(任一個，因為它們相對于極軸線46對稱)的中心的第二中心線和極軸線46之間。
[0037]每個極42包括一對外部槽58，其形成在轉(zhuǎn)子12的外表面附近。第三中心線60從中心軸線14延伸通過所述對外操58的一個的中心(任一個，因為它們相對于極軸線46對稱)。第三角62限定在第三中心線60和極軸線46之間。第一、第二和第三角50、56、62的組(50、56、62)特征在于或限定每個極42的槽配置或“角配置”。
[0038]轉(zhuǎn)子12被配置為具有軸向的非對稱配置，從而直接相鄰的軸向段(諸如第一和第二軸向段30、32)限定不同組角配置。關(guān)于兩個實施例描述軸向非對稱配置:圖3-4中所示的第一實施例和圖5-6中所示的第二實施例。第一軸向段30(在第二實施例中為130)限定第一組角配置31(131)，第二軸向段32(132)限定第二組角配置33(133)。轉(zhuǎn)子12被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置31(131)與第二組角配置33(133)不同，如以下所述。
[0039]軸向非對稱配置有助于減小電機10產(chǎn)生且通過定子齒(未示出)傳遞的徑向力，導(dǎo)致變速器外殼(未示出)中的不期望有的噪音。噪音頻率可特征在于極和非極通階數(shù)。極通階數(shù)(Po I e pass order)是轉(zhuǎn)子12中的極的數(shù)量和其的整數(shù)倍。例如，8極電機具有8、16、24、32、40等的極通階數(shù)。齒力可利用例如麥斯威爾應(yīng)力張量方法計算。一旦齒力被計算，不同的階數(shù)在執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)之后被計算。FFT提取每個階數(shù)的大小和相。
[0040]第一實施例
[0041 ]第一實施例中，參考圖3，第一軸向段30包括第一極66(A)，其直接鄰近第二極68
(8)。第一、第二、第三和第四極66、68、70、72的每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四極軸線67、69、71、73，其從中央軸線14延伸半路或中途通過相應(yīng)極。參考圖4，第二軸向段32包括第三極70(C)，其直接鄰近第四極72(D)。第一、第二、第三和第四極66、68、70、72的每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置74、76、78、80[ (A^AlA3)、(B1、B2、B3)、(C1XlC3)、(DhD^D3)]，其通過參考圖2描述的相應(yīng)第一、第二和第三角50、56、62表示。通過第一和第二極66(A)、68(B)所示的圖案可對第一軸向段30的其余部分(未示出)重復(fù)。通過第三和第四極70(C)、72(D)所示的圖案可對第二軸向段32的其余部分(未示出)重復(fù)。盡管在該實施例中示出兩極圖案，還可使用三極或四極圖案。第一軸向段30限定第一組角配置31，第二軸向段32限定第二組角配置33。轉(zhuǎn)子12被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置31與第二組角配置33不同，如以下所述。如果第一組中的任何角配置與第二組不同的話，則第一組角配置31可與第二組角配置33不同。
[0042]在第一實施例中的堆疊組裝期間，所述多個軸向段26的交替段可沿軸向方向翻轉(zhuǎn)，以抵消非極通階數(shù)力，例如，第68階。當(dāng)相鄰軸向段交替翻轉(zhuǎn)(諸如翻轉(zhuǎn)第二和第四軸向段32、36，而不是第一和第三軸向段30、34)時，非極通階數(shù)減小或消除，同時極通階數(shù)沒有被影響。由此，第一角配置TWA^A2J3)和第四角配置SO(DhD^D3)相同，即相應(yīng)的角相同(A1 = DhA2 = DhA3 = D3)。類似地，第二角配置76(B1、B2、B3)和第三角配置78(&Χ2Χ3)相同。參考圖1，第一極A沿軸向方向X直接鄰近第三極C。如圖1所示，第二極B沿軸向方向X直接鄰近第四極D。
[0043]另外，在第一實施例中，所述多個軸向段26的每個中的相鄰極可布置在非對稱角度處，即轉(zhuǎn)子磁體17可非對稱地布置在北極和南極之間。參考圖3，第一軸向段30具有極對極非對稱性，從而第一角配置74(Αι、Α2、Α3)與第二角配置76(Βι、Β2、Β3)不同。參考圖4，第二軸向段32具有極對極非對稱性，從而第三角配置78(&、&、(:3)與第四角配置SO(D1H)不同。北極和南極之間的不同磁體角度或極對極非對稱性用于減小扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力，特別地，對于具有8個極和72個定子槽幾何配置的轉(zhuǎn)子12，其具有為第72的扭矩脈動階數(shù)。并且，對于具有8個極和72個定子槽組合的轉(zhuǎn)子12，非極通階數(shù)是第68階。
[0044]如果三個角中的至少一個角相對于另一角配置中的同一角的差(IA1-B1I)W卩，角A1與角B1相比，但角A1沒有與角出相比較)在臨界值或在其之上，角配置可特征為“不同的”。在一個例子中，臨界值是1%或更多。因而，如果角A3和Β3之間的差為約1%或更多，則第一角配置TMAhA^A3)與第二角配置不同。在一個例子中，第一角配置八3)是(52、50.5、0.2)度，第二角配置76(81、82』3)是(52、50.5、3.75)度。臨界值對于每個應(yīng)用可不同地限定。
[0045]如果所述三個角的至少兩個相對于另一角配置的同一角的差為臨界值或在其之上，角配置可特征為“不同的”。因而，如果AAdPB1之間以及角A3和B3之間的相應(yīng)差為約1%或更多，則第一角配置74^^2^3)與第二角配置76他』2』3)不同。在一個例子中，第一角配置 74(^、如、知)是(52、48.7、0.2)度，第二角配置 Te(B1H)是(55、48.7、3.75)度。如果所述三個角的每個相對于另一角配置的同一角的相應(yīng)差為臨界值或在其之上，即，如果角AjPB1之間、角Α2和Β2之間以及角A3和Β3之間的相應(yīng)差每個為約I %或更多，則角配置可特征為“不同的”。
[0046]如果三個角中的每個角相對于另一角配置中的同一角的差(S卩，角A1與角C1相比，但角A1沒有與角&相比較)在容差因子內(nèi)，角配置可特征為“相同的”。在一個例子中，容差因子是0.1%或更少。
[0047]總體來說，在第一實施例中，所述軸向段26具有極對極的非對稱性，且交替地繞軸向方向X翻轉(zhuǎn)，以便減小或消除徑向力和扭矩脈動。
[0048]第二實施例
[0049]參考圖5-6，第二實施例示出內(nèi)置式永磁體電機，其包括具有中央軸線114的轉(zhuǎn)子112。第一軸向段130的一部分在圖5中示出，第二軸向段132的一部分在圖6中示出。在第一和第二實施例二者中，特征為第一、第二和第三角(50、56、62)的角配置在兩個直接相鄰的軸向轉(zhuǎn)子段中不同。參考圖5-6，第一軸向段130限定第一組角配置131，第二軸向段132限定第二組角配置133。轉(zhuǎn)子112被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置131與第二組角配置133不同。但是，在第二實施例中，在各個軸向段26內(nèi)存在極對極對稱性，如以下詳細(xì)描述。
[0050]參考圖5，第一軸向段130包括第一極166(E)，其直接鄰近第二極168(F)。參考圖6，第二軸向段132包括第三極170(G)，其直接鄰近第四極172(H)。第一、第二、第三和第四極166、168、170、172的每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四極軸線167、169、171、173，其從中央軸線14延伸半路或中途通過相應(yīng)極。四個極166、168、170、172的每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置 nLneUTSUSOKEhEhEyaFhFhFddGhGhGddHhHhH3)],其通過參考圖2描述的相應(yīng)第一、第二和第三角50、56、62表示。通過第一和第二極166、168(E、F)所示的圖案可對第一軸向段130的其余部分(未示出)重復(fù)。通過第三和第四極170、172(G、H)所示的圖案可對第二軸向段132的其余部分(未示出)重復(fù)。
[0051 ] 參考圖5，第一軸向段130具有極對極對稱性，從而第一角配置HWEhE^E3)與第二角配置He(FhF^F3)大體相同。參考圖6，第二軸向段132具有極對極對稱性，從而第三角配置178(G1、G2、G3)與第四角配置180(出、出、出)大體相同。由此，在各個軸向段26內(nèi)，相應(yīng)的槽尺寸和形狀可相同。
[0052]參考圖5-6，第一角配置174(E1、E2、E3)與第三角配置178(G1、G2、G3)和第四角配置180(出、出、!13)不同。第二角配置176(F1、F2、F3)與第三角配置178(G1、G2、G3)與第四角配置180(出、出、出)大體相同。
[0053]總而言之，當(dāng)北極角配置與南極角配置不同時，產(chǎn)生非極通階數(shù)。在第一實施例中，非極通階數(shù)通過將轉(zhuǎn)子芯部段軸向地翻轉(zhuǎn)而抵消。由于北極和南極之間的不同角配置，扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力減小。在第二實施例中，因為每個軸向段26具有相同的北極和南極角配置，不產(chǎn)生非極通階數(shù)。但是通過改變軸向段26的不同軸向段之間的角配置，扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力減小。這是允許減小扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力二者的這些特征的組合。第一和第二實施例每個減小扭矩脈動和極通階數(shù)徑向力二者。
[0054]參考圖2所述的第一、第二、第三角50、56、62可優(yōu)化以獲得用于相應(yīng)轉(zhuǎn)子12和112(在圖5-6中示出)的期望平均水平。該優(yōu)化可被經(jīng)驗地執(zhí)行或通過本領(lǐng)域中已知的常規(guī)計算機建模方法執(zhí)行。在一個例子中，第一角50范圍為大約51.5至57度，第二角56范圍為大約48至53度，第三角62范圍為大約O至4.25度。
[0055]盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式和其他實施例進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。此外，在本說明書中提過的各實施例的特征或附圖中所示的實施例不是必須被理解為獨立于彼此的實施例。但是，可以的是，實施例的其中一個例子中的的每個特征都可與來自其他實施例的其他期望特征的一個或多個組合，導(dǎo)致沒有用文字描述或參考附圖的其他實施例。相應(yīng)地，這樣的其他實施例落入所附權(quán)利要求的范圍的框架中。
[0056]相關(guān)申請的交叉引用
[0057]本發(fā)明要求美國臨時申請62/135，909的優(yōu)先權(quán)，其在2015年3月20日遞交，在此整體通過引用而并入。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)置式永磁體電機，包括: 轉(zhuǎn)子，其具有中央軸線和多個軸向段，從而所述多個軸向段每個包括至少一個極，限定特征為相應(yīng)的第一、第二和第三角的角配置； 其中，所述多個軸向段包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位； 其中，第一軸向段限定第一組角配置，且第二軸向段限定第二組角配置;并且 其中，轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同。2.如權(quán)利要求1所述的電機，其中，所述至少一個極包括: 從中央軸線中途通過所述至少一個極的極軸線； 第一對槽，被配置為關(guān)于極軸線對稱且設(shè)置在徑向內(nèi)部第一層中，第一角限定在極軸線和所述第一對槽中的一個的第一中心線之間； 第二對槽，被配置為關(guān)于極軸線對稱且設(shè)置在徑向外部第二層中，第二角限定在極軸線和所述第二對槽中的一個的第二中心線之間；和 一對外部槽，被配置為關(guān)于極軸線對稱且靠近轉(zhuǎn)子的外表面形成，第三角限定在極軸線和所述一對外部槽中的一個的第三中心線之間。3.如權(quán)利要求2所述的電機，其中: 第一軸向段包括第一極(E)，其直接鄰近第二極(F)，且第二軸向段包括第三極(G)，其直接鄰近第四極(H); 第一、第二、第三和第四極(E、F、G、H)每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置[(E1、E2、E3)、(F1、F2、F3)、(G1、G2、G3)、(HH3)]，其通過相應(yīng)的第一、第二和第三角表示。4.如權(quán)利要求3所述的電機，其中: 第一軸向段具有極對極對稱性，從而第一角配置(￡1』2』3)與第二角配置$1、？2、？3)相同；并且第二軸向段具有極對極對稱性，從而第三角配置(GlG^G3)與第四角配置(H1H)相同。5.如權(quán)利要求3所述的電機，其中，第一和第二軸向轉(zhuǎn)子段限定不同組角配置，從而: 第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G1X2X3)和第四角配置(HhH^H3)的每個不同；并且 第二角配置(FlF^F3)與第三角配置(GlG^G3)和第四角配置(HH3)的每個不同。6.如權(quán)利要求5所述的電機，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少一個相對于第三角配置的差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G^G2X3)不同。7.如權(quán)利要求5所述的電機，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的至少兩個相對于第三角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G1、G2、G3)不同。8.如權(quán)利要求5所述的電機，其中，當(dāng)?shù)谝唤桥渲弥械南鄳?yīng)第一、第二和第三角的每個相對于第三角配置的相應(yīng)差為臨界值或在其之上時，第一角配置(EhE^E3)與第三角配置(G^G2X3)不同。9.一種內(nèi)置式永磁體電機，包括: 轉(zhuǎn)子，其具有中央軸線和多個軸向段，包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位； 其中，多個軸向間隔的段每個包括至少一個極，所述極具有極軸線并限定特征為相應(yīng)第一、第二和第三角的相應(yīng)角配置； 其中，第一軸向段限定第一組角配置，且第二軸向段限定第二組角配置； 其中，轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第一角限定在極軸線和第一對槽中的一個的第一中心線之間； 其中，所述至少一個極的相應(yīng)第二角限定在極軸線和第二對槽中的一個的第二中心線之間； 其中，所述至少一個極的相應(yīng)第三角限定在極軸線和一對外部槽中的一個的第三中心線之間； 其中，第一軸向段具有極對極非對稱性，從而第一角配置(A^A2J3)與第二角配置(B1、B2、B3)不同； 其中，第二軸向段具有極對極非對稱性，從而第三角配置(C1X2X3)與第四角配置(DbD2、D3)不同; 其中，所述多個軸向段的相鄰軸向段繞軸向方向交替地翻轉(zhuǎn)； 其中，第一角配置(HA3)和第四角配置(D1H)相同； 其中，第二角配置(B1H)和第三角配置(ChC^C3)相同。10.一種內(nèi)置式永磁體電機，包括: 轉(zhuǎn)子，具有中央軸線和多個軸向段，包括第一軸向段和第二軸向段，其沿軸向方向鄰近彼此定位； 其中，多個軸向間隔的段每個包括至少一個極，所述極具有極軸線并限定特征為相應(yīng)的第一、第二和第三角的相應(yīng)角配置； 其中，第一軸向段限定第一組角配置，且第二軸向段限定第二組角配置； 其中，轉(zhuǎn)子被配置為具有軸向非對稱配置，從而第一組角配置與第二組角配置不同；其中，所述至少一個極的相應(yīng)第一角限定在極軸線和第一對槽中的一個的第一中心線之間； 其中，所述至少一個極的相應(yīng)第二角限定在極軸線和第二對槽中的一個的第二中心線之間； 其中，所述至少一個極的相應(yīng)第三角限定在極軸線和一對外部槽中的一個的第三中心線之間； 其中，第一軸向段包括第一極(E)，其直接鄰近第二極(F)，且第二軸向段包括第三極(G)，其直接鄰近第四極(H); 其中，第一、第二、第三和第四極(E、F、G、H)每個限定相應(yīng)的第一、第二、第三和第四角配置[(EhE2J3)、(FhF2J3)、(G1J2J3)、(HH3)]，其通過相應(yīng)的第一、第二和第三角表示； 其中，第一角配置(E1、E2、E3)與第三角配置(GlG^G3)和第四角配置(HH3)不同； 其中，第二角配置(FlF^F3)與第三角配置(GlG^G3)和第四角配置(HH3)的不同； 其中，第一軸向段具有極對極對稱性，從而第一角配置(EhE^E3)與第二角配置(F^Fs、F3)相同；并且 其中，第二軸向段具有極對極對稱性，從而第三角配置(G^G2X3)與第四角配置(H^Hs、H3)相同。
【文檔編號】H02K1/27GK105990926SQ201610135975
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】S.尤爾科維克, M.F.莫門, K.M.拉曼
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司