CN102365806A - 具有多向偏斜的电机 - Google Patents

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Abstract

一种电机(10)包括可围绕中心轴线(16)旋转的转子(14)。转子(14)包括具有第一元件边缘(32)的至少一个转子元件(24)。定子包括面对转子(14)的定子面(30)以及多个定子槽(20)。各定子槽(20)均具有定位在定子面(30)处的至少一个定子槽边缘(28)。该至少一个定子槽边缘(28)的第一边缘部分(40)定向成在第一方向上与第一元件边缘(32)不平行，以及该至少一个定子槽边缘(28)的第二边缘部分(44)定向成在第二方向上与第一元件边缘(32)不平行。

Description

具有多向偏斜的电机
技术领域
本文所公开的主题涉及电机。更具体而言，本文所公开的主题涉及电机的偏斜(skewing)。
背景技术
在典型的电机中，定子槽和转子磁体大致平行于电机轴线对准。当转子相对于定子运动且例如转子磁体边缘经过定子槽时，电机会经历许多问题，包括噪音、通量扰乱以及振动。为了缓解这些问题，如图9中所示，一些电机使用偏斜的定子槽126和/或转子磁体124。在定子112中，这通过相对于电机轴线116成一定角度设置定子槽126来实现，且类似地在转子中，转子磁体124的边缘132可设置成相对于电机轴线116成一定角度。在此情况下，当转子相对于定子运动时，在给定时间内转子磁体边缘的缩短长度经过定子槽边缘，从而改善了电机的变动转矩和转矩脉动，且减小了噪音、通量扰乱和振动。
然而，典型的偏斜式电机具有会减小电机总体转矩的缺点。此外，偏斜式电机促使附加力施加到悬臂式转子的轴承和支承件上。在非偏斜式电机中，轴承上的力产生为垂直于电机的轴线。然而，在偏斜式电机中，在轴承上引入了力的轴向分量，这限制了轴承的功能寿命。本领域中将广为接受的电机提供典型的偏斜式电机的益处，同时最大限度地减小轴向力和减小在偏斜式电机中常见的脉动和转矩缩减。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种电机包括可围绕中心轴线旋转的转子。转子包括具有第一元件边缘的至少一个转子元件。定子包括面对转子的定子面和多个定子槽。各定子槽均具有定位在定子面处的至少一个定子槽边缘。该至少一个定子槽边缘的第一边缘部分定向成在第一方向上与第一元件边缘不平行，以及该至少一个定子槽边缘的第二边缘部分定向成在第二方向上与第一元件边缘不平行。
根据本发明的另一方面，一种用于电机的定子包括定子面，以及定位在定子面处且围绕定子中心轴线布置的多个定子槽。各定子槽均具有至少一个定子槽边缘、该至少一个定子槽边缘的第一边缘部分定向成在第一方向上与中心轴线不平行，以及该至少一个定子槽边缘的第二边缘部分定向成在第二方向上与中心轴线不平行。
通过结合附图的如下描述，这些及其它优点和特征将变得更为明显。
附图说明
在所附权利要求中具体地指出且明确地主张了认作是本发明的主题。通过结合附图的如下详细描述，本发明的前述及其它特征和优点变得明显，在附图中：
图1为电机实施例的截面视图；
图2为电机的实施例的另一截面视图；
图3为图1中的电机的定子槽的实施例的平面视图；
图4为图1中的电机的定子槽的另一实施例的平面视图；
图5为图1中的电机的定子槽的又一实施例的平面视图；
图6为图1中的电机的转子磁体的实施例的平面视图；
图7为图1中的电机的转子磁体的另一实施例的平面视图；
图8为图1中的电机的转子磁体的又一实施例的平面视图；以及
图9为示出单向偏斜的现有技术的电机的平面视图。
本详细说明通过举例的方式参照附图阐述了本发明的实施例以及优点和特征。
具体实施方式
图1和图2中示出了电机10的实施例。电机10包括定子部分12和转子部分14。转子部分14可围绕电机中心轴线16相对于定子部分12旋转，从而产生转矩和/或在一些实施例中产生电能。定子部分12与转子部分14通过空气间隙18隔开。在图1和图2中所示的实施例中，定子部分12设置在转子部分14的径向外侧，但认识到的是，定子部分12可设置在转子部分14的径向内侧。此外，转子部分14和定子部分12可设置成沿轴向彼此邻近，导致产生大致轴向的空气间隙18。定子部分12包括多个定子槽20。各定子槽20均构造成用以可收纳至少一个导体22，在一些实施例中，导体22为铜丝。在一些实施例中，电流引入至少一个导体22中。电流产生磁场，磁场与一个或多个转子元件相互作用，在一些实施例中，该转子元件为设置在转子部分14处的一个或多个永磁体24。该相互作用驱动转子部分14围绕中心轴线16旋转，这将转矩给予与转子部分14成可操作传递的轴26上。
现参看图3，各定子槽20均构造成使得设置在定子面30处的至少一个定子槽边缘28与各永磁体24的第一磁体边缘32不平行。在一些实施例中，各定子槽边缘28均具有第一槽端34和第二槽端36，在该第一槽端34和第二槽端36之间设置了至少一个过渡部38。该至少一个过渡部38设置成使得其未定位在从第一槽端34延伸至第二槽端36的线上。因此，第一槽部分40在与中心轴线16成角42偏斜的第一方向上从第一槽端34延伸至该至少一个过渡部38，而第二槽部分44在也与中心轴线16成角46偏斜的第二方向上从过渡部38延伸至第二槽端36，在一些实施例中，角46与角42大致相反。如图3中所示，第一槽部分40和第二槽部分44为大致直线的，而过渡部38为在第一槽部分30和第二槽部分44相交处的转角。在其它实施例中，如图4中所示，第一槽部分40和/或第二槽部分44沿其相应的长度弯曲，且过渡部38也可为连接第一槽部分40和第二槽部分44的弯曲形状。弯曲的第一槽部分40和第二槽部分44以及弯曲的过渡部38最大限度地减小方向的急剧变化，且有助于方便将该至少一个导体22安装在其中。
在一些实施例中，如图5中所示，各定子槽20均可包括多个过渡件38，例如2个、3个或4个过渡件38，使得定子槽20的偏斜在定子槽20的长度上反向多次。如图所示，定子槽20可在其长度上为大致正弦曲线形。
再次参看图1，定子部分12通过例如螺纹紧固件50而固定在端板48之间。如图3中最佳所示，在一些实施例中，定子部分12包括多个叠置的定子叠片52。为了实现期望的偏斜，单独的定子叠片52相对于相邻定子叠片移位，在一些实施例中是围绕中心轴线16旋转，以便提供在相邻定子叠片52之间所期望的对准，导致产生所期望的偏斜。再次参看图1，通过在过渡部38处使偏斜反向，邻近两个端板48的定子叠片52将与端板48对准。
在一些实施例中，如图6中所示，除定子槽20的偏斜之外或作为定子槽20偏斜的替代，转子部分14的永磁体24可偏斜。如图所示，各永磁体24的第一磁体边缘32沿中心轴线16延伸，且包括由至少一个磁体过渡部58连结的第一磁体节段54和第二磁体节段56。第一磁体节段54在与中心轴线16成角60偏斜的第一方向上延伸至该至少一个磁体过渡部58，而第二磁体节段56在也与中心轴线16成角62偏斜的第二方向上从磁体过渡部58延伸，在一些实施例中，角62与角60大致相反。如图6中所示，第一磁体节段54和第二磁体节段56为大致直线的，而磁体过渡部58为位于第一磁体节段54与第二磁体节段56相交处的转角。在其它实施例中，如图7中所示，第一磁体节段54和/或第二磁体节段56沿其相应的长度弯曲，且磁体过渡部58也可为连接第一磁体节段54和第二磁体节段56的弯曲形状。正如定子槽20，如图8中所示，一些实施例可包括多个磁体过渡部58，例如，2个、3个或4个磁体过渡部58，使得永磁体24的偏斜在永磁体24的长度上反向多次。如图所示，第一磁体边缘32可在其长度上为大致正弦曲线形。
定子槽20和/或永磁体24在电机10长度上的变化或反向在转子部分14旋转期间的任一情况下都会减小经过定子槽20边缘的永磁体24的长度，从而改善电机的变动转矩和转矩脉动，以及减小噪音、通量扰乱和振动。此外，相对于具有单向偏斜的马达而言，多向偏斜减小了电机10的轴向脉动。局部沿轴向指向的力在永磁体24与定子槽20之间产生，但由于偏斜方向反向，故显著减小了引起净轴向力的局部力平衡。轴向力分量的减小将减小作用于设置在转子部分14各端处的轴承60上的力。
认识到的是，尽管上文所述的实施例在转子部分14包括永磁体24的情况下将多向偏斜施加到电机10上，但多向偏斜还可施加到其它类型的马达例如感应马达上。
尽管仅结合了有限数量的实施例来详细描述本发明，但应当容易理解，本发明并不限于这些公开的实施例。确切而言，本发明可进行修改，以结合任意数目的此前并未描述但与本发明的精神和范围相匹配的变型、备选方案、替换方案或等效布置。此外，尽管已经描述了本发明的多种实施例，但理解的是，本发明的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明不应看作是由以上说明限制，而是仅由所附权利要求的范围来限制。

Claims (20)

1.一种电机(10)，包括：
转子(14)，所述转子(14)可围绕中心轴线(16)旋转且包括具有第一元件边缘(32)的至少一个转子元件(24)；以及
定子(12)，其包括：
面对所述转子(14)的定子面(30)；以及
多个定子槽(20)，各定子槽(20)均具有设置在所述定子面(30)处的至少一个定子槽边缘(28)，所述至少一个定子槽边缘(28)的第一边缘部分(40)设置成在第一方向上与所述第一元件边缘(32)不平行，以及所述至少一个定子槽边缘(28)的第二边缘部分(44)设置成在第二方向上与所述第一元件边缘(32)不平行。
2.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述第一方向相对于所述第一元件边缘(32)与所述第二方向大致相反。
3.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述第一边缘部分(40)和/或所述第二边缘部分(44)为大致弯曲的。
4.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述至少一个定子槽(20)包括设置在所述第一边缘部分(40)与所述第二边缘部分(44)之间的至少一个过渡部(38)。
5.根据权利要求4所述的电机(10)，其特征在于，所述至少一个过渡部(38)为大致弯曲形状。
6.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述至少一个定子槽边缘(28)包括在长度上具有至少一个周期的波状起伏形状。
7.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述定子(12)沿径向设置在所述转子(14)外。
8.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述定子(12)沿径向设置在所述转子(14)内。
9.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述第一元件边缘(32)包括：
第一元件边缘部分(54)；
第二元件边缘部分(56)；以及
设置在所述第一元件边缘部分(54)和所述第二元件边缘部分(56)之间的至少一个元件过渡部(58)。
10.根据权利要求9所述的电机(10)，其特征在于，所述第一元件边缘部分(54)和/或所述第二元件边缘部分(56)为大致弯曲的。
11.根据权利要求9所述的电机(10)，其特征在于，所述至少一个元件过渡部(58)为大致弯曲形状。
12.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述第一元件边缘(32)包括在长度上具有至少一个周期的波状起伏形状。
13.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述转子元件(24)为永磁体。
14.一种用于电机(10)的定子(12)，包括：
定子面(30)；以及
多个定子槽(20)，所述多个定子槽设置在所述定子面(30)处且围绕所述定子(12)的中心轴线(16)布置，各定子槽(20)均具有至少一个定子槽边缘(28)，所述至少一个定子槽边缘(28)的第一边缘部分(40)设置成在第一方向上与所述中心轴线(16)不平行，以及所述至少一个定子槽边缘(28)的第二边缘部分(44)设置成在第二方向上与所述中心轴线(16)不平行。
15.根据权利要求14所述的定子(12)，其特征在于，所述第一方向相对于所述中心轴线(16)与所述第二方向大致相反。
16.根据权利要求14所述的定子(12)，其特征在于，所述第一边缘部分(40)和/或所述第二边缘部分(44)为大致弯曲的。
17.根据权利要求14所述的定子(12)，其特征在于，所述至少一个定子槽(20)包括设置在所述第一边缘部分(40)与所述第二边缘部分(44)之间的至少一个过渡部(38)。
18.根据权利要求17所述的定子(12)，其特征在于，所述至少一个过渡部(38)为大致弯曲形状。
19.根据权利要求14所述的电机(12)，其特征在于，所述至少一个定子槽边缘(28)包括在长度上具有至少一个周期的波状起伏形状。
20.一种大致如本文所述和参照附图所示的电机(10)。
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