CN103812244A - 转子、包括该转子的电机和电动车驱动设备 - Google Patents

Abstract

一种转子、包括该转子的电机和电动车驱动设备，该电机包括从转子芯延伸的多个齿主体。极靴从至少一个齿主体的端部在相对侧延伸，其中极靴的两侧具有彼此相对且彼此不对称的弯曲外部，其中极靴的沿转子的旋转方向的一侧的弯曲外部的曲率半径小于极靴的不沿转子的旋转方向的另一侧的曲率半径。该电机能够减少转矩波动从而改善性能。

Description

转子、包括该转子的电机和电动车驱动设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月1日提交的韩国专利申请第10-2012-0123066号的权益，其内容通过引用的方式并入此处，就如将其全文描述于此一样。

技术领域

本发明涉及一种转子及包括该转子的电机。而且，本发明涉及一种电动车驱动设备及包括该电动车驱动设备的电动车。更具体地，本发明涉及一种包括励磁绕组转子的电机或电动车驱动设备。

背景技术

通常，车辆通过发动机来驱动。诸如汽油和柴油等不同的碳基燃料用来驱动发动机。结果是，排放出大量的碳气体。由于这个原因，对电动车或使用电池的混合动力车进行了许多研究，以减少从车辆排放出的碳气体的量。

电动车是具有由电池驱动的电机的车辆。混合动力车是根据需要选择性地使用发动机或电机的车辆。因而，混合动力车可以认为是电动车。这是因为混合动力车包括使用电池的驱动电机。

使用电机的电动车的性能与电机的性能具有非常紧密的关系。即，电机的性能会对电动车的性能产生影响。因而，电机的性能是非常重要的。

即使对于一般电机以及用于电动车的驱动电机来说，也优选最大程度地减少转矩波动。转矩波动是输出转矩不均匀产生的现象。这种转矩波动扰乱了稳定输出，并从电机感生振动和噪声。

而且，转矩波动使得更加难以控制电机。这是因为，所反馈的是作为异常转矩波动值的输出转矩值，而不是当前平均输出转矩值。由于这个原因，非常优选的是减少这种转矩波动值。在大型电机中，尤其在用于电动车的驱动电机中，减少转矩波动是非常重要的。

已提出了施加正弦电流以减少转矩波动的方法。然而，在该方法中，不容易将分布在定子与转子之间的间隙中的电流形成为完整的正弦电流波。结果是，使得通过施加正弦电流减少转矩波动受到了限制。

而且，也已提出了使转子的形状倾斜以减少转矩波动的方法。即，这是这样一种方法：其中将转子的形状形成为使得随着转子旋转从转子的纵向前方到转子的纵向后方依次改变磁极。因而，能够防止磁极突然改变，从而减少转矩波动。然而，在该方法中，不容易制造该转子。

而且，在上述方法中，减少了输出转矩。另外，对于励磁绕组电机，不容易改变转子的形状。这是因为需要将励磁线圈卷绕在转子上。尤其对于励磁绕组电机来说，难以使转子的形状倾斜，并且更加难以将励磁线圈卷绕在转子上。

另外，对于励磁绕组电机来说，由于励磁线圈以及转子芯旋转，因而离心力非常大。尤其是，在用于电动车的驱动电机中，定子的半径可以超过100mm。转子的尺寸与定子的尺寸成比例增大，因此，转子非常重。另外，转子的重量由于励磁线圈会增加。

因而，对转子形状的设计由于因转子的旋转引起的大的离心力而受到限制。

图1为示出现有的转子20的示例的平面图。

转子20包括：环形转子芯23；以及多个齿主体21a，沿径向方向从转子芯23延伸。极靴（pole shoe）21b沿圆周方向从齿主体21a的每一个的端部沿相对侧延伸。一个齿主体21a和一个极靴21b构成一个齿21。

在每个邻近的齿之间形成插槽26。转子线圈22可以经由插槽26被卷绕在每一个齿21上。具体地，转子线圈22可以经由插槽26被卷绕在每一个齿主体21a上。

在转子芯23的径向部件内侧形成旋转轴所耦接的旋转轴耦接孔27（参见图4）。

通常，每一个齿21以相对于其中部对称的形式形成。尤其是，极靴21b以对称的形式形成。极靴21b的径向外缘与定子的内侧相对。因而，在极靴21b与定子之间限定了均匀的空气间隙（air gap）。

每一个齿21的对称结构影响输出转矩、转矩波动以及励磁线圈22的离心力。由于这个原因，设计满足所有条件的转子的形状是非常困难的。尤其是，由于因添加励磁线圈22而引起的转子的离心力的增加，使得设计齿21的形状更加困难。

图2和图3示出图1所示的包括励磁绕组转子的电机的磁通线和磁通密度。

当转子20在定子10内（具体地，在定子芯11内）沿逆时针方向旋转时，磁通密度在转子20的特定旋转位置处可以是饱和的。即，在图2所示的转子20的旋转位置处，磁通密度在每一个齿的端部（即，每一个极靴）处可以是饱和的。换句话说，磁通线在图2所示的位置A处可以非常严密地形成，其结果是磁通密度在位置A处可以是饱和的。这从磁通密度在图3所示的位置B处迅速增加这一事实能够看出。

每当转子20随着转子20旋转到达位置A时，磁通密度饱和，因此转矩波动周期性增加。由于这个原因，需要提供一种能够减少转矩波动并保持输出转矩的转子以及包括该转子的电机或驱动设备。

同时，磁通密度的饱和引起磁通的损失。结果是，降低了电机效率，并且减少了最大输出转矩。

因而，尤其需要提供一种能够减少转矩波动并保持输出转矩从而提高效率的励磁绕组转子，以及包括该励磁绕组转子的电机。这是因为，对于励磁绕组转子来说，改变转子的形状是非常困难的。

发明内容

因此，本发明涉及一种实质上消除由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题的转子以及电机或电动车和/或其方法。

一个目的是要提供一种能够减少转矩波动从而改善性能的转子以及包括该转子的电机。尤其是，策划来解决该问题的另一个目的在于一种包括励磁绕组转子的用于电动车的驱动电机。

又一个目的是要提供一种励磁绕组转子以及包括该励磁绕组转子的用于电动车的驱动电机，在该励磁绕组转子中转子的形状没有太大改变以使来自离心力的影响最小化，从而有效减少转矩波动同时保持输出转矩。

再一个目的是要提供一种能够容易控制和制造的线圈绕组转子和/或用于电动车的包括该线圈绕组转子的驱动电机。

本公开的其他优点、目的和特征将在随后的说明书中加以部分阐述，对于本领域的技术人员而言，在研究了以下内容之后，其部分内容将会变得清楚，或者可以通过本发明的实施得以领悟。通过所撰写的说明书和本发明的权利要求书以及附图中所具体指出的结构，可以实现和获得这些目的和其它的优点。

为了实现这些目的及其它优点，根据本发明的意图，如在此具体实施和概括描述的，一种线圈绕组转子包括：转子芯；多个齿主体，沿径向方向从转子芯延伸，该齿主体沿圆周方向在转子芯的表面周围以相等的间隔被布置在转子芯处；转子线圈，卷绕在齿主体的每一个上；以及极靴，沿圆周方向从至少一个齿主体的端部在相对侧延伸，极靴的一侧构成沿转子的旋转方向的一侧，极靴的另一侧构成不沿转子的旋转方向的一侧，其中极靴的两侧都具有彼此相对且彼此不对称的弯曲外部（curved outer part），其中，极靴的沿转子的旋转方向的一侧的弯曲外部的曲率半径小于极靴的不沿转子的旋转方向的另一侧的曲率半径。

根据这里的具体描述和概括描述，为了实现这些目的及其它优点，根据本发明的意图，一种电机包括上述线圈绕组转子。

根据这里的具体描述和概括描述，为了实现这些目的及其它优点，根据本发明的意图，一种线圈绕组转子，包括：环形转子芯；转子线圈，卷绕在转子芯上；以及多个齿，该多个齿的每一个具有沿径向方向从转子芯延伸的齿主体，该齿主体沿转子芯的圆周方向被布置成相等的间隔；以及极靴，沿圆周方向从齿主体的端部向相对侧延伸，其中齿的每一个设置有缝隙以减少转矩波动值，而极靴以相对于齿的每一个的中部的非对称方式形成，以补偿由于缝隙引起的转矩值的减少，以及进一步减少转矩波动值。

极靴的非对称形状可以以不同的方式实现。极靴的沿旋转方向设置的延伸部可以相对较短。即，当转子沿逆时针方向旋转时，极靴的左侧延伸部可以相对较短。

而且，极靴的沿旋转方向设置的延伸部可以相对较窄。即，极靴的径向宽度可以缩窄。具体地，极靴的径向宽度可以缩窄，使得与定子的空气间隙增大。另一方面，极靴的径向宽度也可以在空气间隙均匀的状态下缩窄。作为后者情况的示例，极靴的延伸部的径向内侧可以形成弧形。

然而，在任何情况下，极靴可以形成为使极靴的径向宽度沿径向方向缩窄。

该缝隙可以形成在从齿主体延伸到极靴的部分的上方。

该缝隙可以被倾斜为使该缝隙大体上垂直于磁通从齿主体流向极靴的方向。

转子可以被配置成沿一个方向旋转，并且该缝隙可以形成在每个齿的沿转子的旋转方向从齿的每一个的中部偏心（eccentric）的部分处。

可以形成缝隙以使缝隙的径向外侧相邻于每个齿的中部。而且，缝隙可以相对于每个齿的中部在每个齿的每一侧形成。另外，缝隙的宽度可取决于磁通密度而不同。

在另一个方案中，一种电动车包括：电池；电机，耦接至电池，其中该电机包括其上卷绕有电枢线圈的定子；转子，可旋转地位于定子内，其中该转子包括：转子芯；多个齿主体，沿径向方向从转子芯延伸，该齿主体沿圆周方向在转子芯的表面周围以相等的间隔被布置在转子芯处；转子线圈，卷绕在齿主体的每一个上；以及极靴，沿圆周方向从至少一个齿主体的端部在相对侧延伸，极靴的一侧构成沿转子的旋转方向的一侧，极靴的另一侧构成不沿转子的旋转方向的一侧，其中极靴的两侧都具有彼此相对且彼此不对称的弯曲外部，其中，极靴的沿转子的旋转方向的一侧的弯曲外部的曲率半径小于极靴的不沿转子的旋转方向的另一侧的曲率半径。

该缝隙可以向齿主体的每一个延伸，而极靴可以以相对于齿主体的每一个的中部非对称的方式形成，以补偿由于缝隙引起的转矩值的减少，以及进一步减少转矩波动值。

该定子可以具有8个极和48个插槽，该转子可以具有8个极和8个插槽。

根据本发明的实施例，可以提供一种转子（尤其是，励磁绕组转子）以及包括该转子的电机。该电机可以是用于电动车的驱动电机。而且，该电机还可以包括其上卷绕有电枢线圈的定子。因而，可以提供一种控制施加到励磁线圈的励磁电流值以及施加到电枢线圈的电枢电流值以控制输出的用于电动车的驱动电机。

应当理解前述一般说明和以下详细说明都是示例性的和解释的，而不应理解为对权利要求的范围的限制。

附图说明

包括在本发明中用来提供对本发明的进一步理解并且合并在本申请中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1为示出现有的转子的平面图；

图2为示出图1所示的转子与定子之间的磁通分布的剖视图；

图3为示出图1所示的转子的旋转位置与磁通密度之间的关系的图表；

图4为示出根据本发明的实施例的包括转子的电机的分解透视图；

图5为适用于本发明的实施例的励磁绕组电机的方框图；

图6至图11为示出根据本发明的不同实施例的转子的形状的局部剖视图；以及

图12至图14为示出根据本发明的不同实施例的转矩波动减少效果和输出转矩保持效果的表格。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的最佳实施例，在附图中示出其示例。可能的话，所有图形可以使用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。

图4为示出适用于本发明的实施例的电机或用于电动车的驱动电机1的分解透视图。具体地，图4示出励磁线圈电机1的实施例。

电机1可以包括定子10和转子20。转子20经由与定子10的电磁相互作用而相对定子10旋转。

定子10可以包括定子芯11。而且，定子10可以包括定子线圈12以形成磁通。定子线圈12被卷绕在定子芯11上。因而，定子10可以是电磁铁。

转子20可以可旋转地放置在定子10内。

转子20可以包括多个齿21。而且，转子20可以包括卷绕在多个齿21的每一个上的转子线圈22。

转子线圈22可以是励磁线圈，定子线圈12可以是电枢线圈。因而，可以基于分别施加到励磁线圈和电枢线圈的励磁电流值和电枢电流值来控制转子20的输出。

转子20连接至旋转轴30。旋转轴30可以连接至车辆的驱动轴（未示出）。因而，转子20的转矩和RPM可以经由旋转轴30被传送到车辆的驱动轴。对于旋转轴30与驱动轴之间的连接，中空部件31可以在旋转轴30中形成。通过将驱动轴插入到中空部件31中来获得旋转轴30与驱动轴之间的连接。

通过提供中空部件31容易获得旋转轴30与驱动轴之间的连接。而且，防止了由于旋转轴30与驱动轴之间的连接引起的电机或驱动设备的长度的增加。另外，不需要在电机外部提供用于旋转轴30与驱动轴之间的连接的额外空间。

端盖51和52可以被分别设置在转子20的前方和后方。励磁线圈22可以通过端盖51和52稳定地固定。即，即使励磁线圈22旋转，励磁线圈22也可以通过端盖51和52稳定地固定到齿21的每一个。

前支架61和后支架62可以被分别设置在定子10和转子20的前方和后方。另外，可以设置框架（frame）80以包围定子10和转子20。定子10和转子20可以被放置在该支架和框架中。

前轴承63可以被设置在旋转轴30的前方，后轴承64可以被设置在旋转轴30的后方。转子20和旋转轴30可以经由该轴承相对于支架得以可旋转地支撑。该轴承被各自的支架所支撑。因而，支架61和62可以是轴承壳。

定子10可以稳定地固定到框架80的内侧。另外，框架80的相对侧可以被分别耦接至前支架61和后支架62。

可以设置冷却管90以防止电机的过热。冷却管90可以配置成线圈的形式。冷却管90可以被插入定子10和框架80之间。冷却剂可以在该冷却管中流动以直接冷却定子10和框架80。即，冷却管90可以与定子10直接接触以经由热传导来冷却定子10。

另外，可以设置气流引导装置以在电机1中（具体地，在由框架80与支架限定的内部空间）引导气流。该气流引导装置可以配置成风扇或叶片41和42的形式。叶片41和42耦接至旋转轴30，使得叶片能够与旋转轴一起旋转。另外，叶片41和42可以被分别设置在旋转轴30的前方和后方。

一对滑动环（slip ring）70和一对电刷（brush）71可以被设置在后支架62外部。滑动环70耦接至旋转轴30。励磁电流经由滑动环70流向励磁线圈22。

即，滑动环70和电刷71被配置为使来自转子20外部的励磁电流能够流向励磁线圈22。换句话说，励磁电流可以经由电刷71和滑动环70而由直流电源（例如，电池）供应。

同时，可以形成后支架62以固定入口91（冷却剂经由该入口被供应到冷却管90）和输出口92（冷却剂经由该输出口收回），或者将入口91和输出口92连接至外部。另外，用来供应电枢电流的连接部件可以被设置在后支架62处。

在下文中，将参考图5具体描述用来控制电机1的电路和电机控制单元。

来自电池100的直流电被供应到电机1。具体地，励磁线圈（转子线圈）22和电枢线圈（定子线圈）12可以彼此并联连接。

可以通过电机控制器230来决定施加到励磁线圈的励磁电流值和施加到电枢线圈的电枢电流值。通过电机控制器230决定的励磁电流值可以经由励磁电流控制器210施加到励磁线圈22。另外，通过电机控制器230决定的电枢电流值可以经由逆变器电路220施加到电枢线圈12。图3示出这样的示例：其中直流电流通过逆变器电路220被转换成三相交流电流，然后被施加到电枢线圈。因而，电机控制器230可以包括逆变器驱动单元以驱动逆变器电路220。

励磁电流控制器210、电机控制器230以及逆变器电路220可以被集成为单一单元。即，为了容易制造、处理以及安装，这些部件可以被集成为单一单元。因而，这些部件可以称为电机控制单元200。另外，电机控制单元200可以称为逆变器。这种情况下，该逆变器可以认为包括励磁电流控制器210、逆变器驱动电路（未示出）以及逆变器电路220。

电机控制器230或电机控制单元200可以从转子20和定子10接收大量的信息。例如，电机控制器230或电机控制单元200可以接收有关转子20的当前RPM和转矩以及定子10的温度的信息。另外，电机控制器230或电机控制单元200可以计算当前指令转矩，或者接收用于计算指令转矩的信息。

另外，温度传感器240可以被设置以感测电机1的温度。温度传感器240可以感测电机1的温度，并将电机1的感测温度发送到电机控制器230。

因而，电机控制器230或电机控制单元200可以基于指令转矩和状况信息（输出转矩、RPM、温度、电压值以及电流值）控制恰当施加的励磁电流值和电枢电流值。即，电机控制器230或电机控制单元200可以执行反馈控制。

在下文中，将参考图6至图11具体描述根据本发明的实施例的转子。在图6至图11中，为了方便起见，每一个附图仅示出一个齿21。根据本发明的实施例的转子的特征在于根据本发明的实施例的转子的每一个的形状与图1所示的转子的形状没有太大不同。因而，相同的元件由相同的附图标记表示，并将省略对其的详细说明。

如先前所述，可以看出，齿21的转矩波动值由于磁通饱和而增大。因此，如图6所示，可以在齿21的可能发生磁通饱和的部分形成缝隙29，以防止磁通饱和的发生。

缝隙29可以形成为气隙（air slit）的形状。而且，缝隙29也可以形成为不规则形状。另外，缝隙29可以形成为圆形或椭圆形。该气隙自身展现出磁阻特性。因而，磁阻在齿21的形成有缝隙29的部分增加，从而减少磁通密度。可以通过磁通密度的减少来降低转矩波动。

即，如图6所示，能够降低转矩波动而不用改变极靴21b的形状以及极靴21b的径向端部的边缘21c的形状。换句话说，能够降低转矩波动而不用改变极靴21b的圆周延伸部的形状。另外，即使在以对称形式形成极靴21b的圆周延伸部的状态下，也能够降低转矩波动。

缝隙29在齿21处形成。更具体地，缝隙29可以从齿主体21a延伸到极靴21b。而且，缝隙29可以在极靴21b处形成。这种情况下，缝隙29可以从极靴21b延伸到齿主体21a。

来自齿主体21a的磁通线流向极靴21b。然而，极靴21b的径向宽度小于齿主体21a的圆周宽度。当磁通线沿圆周方向从齿主体21a流向极靴21b时，磁通线之间的距离变得非常窄。这意味着磁通密度增加。

由于这个原因，缝隙29可以在从齿主体21a延伸到极靴21b的部分的上方形成。即，缝隙29可以在可能发生磁通饱和的部分形成。缝隙29产生磁阻，从而防止磁通饱和的发生。而且，缝隙29允许磁通经由极靴21b流向定子10，从而减少转矩波动。

如图2所示，在沿旋转方向设置的极靴21b处可能发生磁通饱和。因而，如图6所示，缝隙29可以形成在齿21的沿旋转方向从齿21的中部偏心的部分处。

同时，如果缝隙被设置得垂直于磁通线，通过缝隙29产生的磁阻可进一步增大。即，当缝隙29被设置得垂直于磁通线时，缝隙的每单位长度的磁通线的数量增加。因而，缝隙29被倾斜，使得改缝隙大体垂直于磁通线，从而进一步增大磁阻。

另一方面，缝隙29可以不形成为使得该缝隙自身垂直于磁通线。这是因为不一定需要增加磁通线（其磁通方向由于缝隙而改变）的数量。这种情况下，可以增加不影响输出转矩的磁通线的数量。因而，可以最佳地选择缝隙29相对于磁通线的角度或者缝隙29相对于齿主体21的中部的角度。

缝隙29减少转矩波动。然而，如所预期的那样，缝隙29可以减少输出转矩值。这是因为在磁通沿其流动的路径上会形成磁阻。因而，输出转矩值可能会由于磁通路径的变形而稍微减少。

同时，缝隙29的中部可以沿旋转方向从齿21的中部进一步偏心。而且，缝隙29的中部可以不向极靴21b偏心，但向齿主体21a偏心。

缝隙29的中部被如上述设置以使由于缝隙29引起的输出转矩的减少最小化。这是因为能够防止磁通线的流动方向由于缝隙29的位置而突然改变。

极靴21b是齿21的径向端部。如果磁阻集中于极靴21b上，磁通线的流动方向可以在齿21的端部处突然改变。这意味着磁通的泄漏可能会增加，另外，输出转矩的减少可能会加剧。

为了使由于缝隙29引起的输出转矩的减少最小化，齿主体21a可以形成为具有大量的磁阻。为了这个目的，缝隙29可以被设置在齿主体21a处。

可以从图13所示的表格中看出根据图6所示的本发明的实施例的转矩波动减少效果和输出转矩保持效果，将在下文中对其进行具体描述。

同时，在图6所示的齿21中，齿21的左侧形状和右侧形状相对于其中部是相同的，但是齿21的左侧重量和右侧重量彼此不同。结果是，可能由于重量差而产生转矩波动。由于这个原因，如图7所示，可以在齿21的左侧和右侧形成多个缝隙29，使得缝隙29相对于齿21的中部对称。

然而，由于缝隙29中的一个沿与旋转方向相对的方向在齿21的一部分处形成，则如所预期的那样，磁阻会增加，因此，输出转矩（平均输出转矩）可能会稍微减少。这是因为在齿21的不发生磁通饱和的部分处形成了一个缝隙29，因此，可能会发生磁通的泄漏。

图8示出转子的实施例：其中极靴21b的径向外缘的形状被改变，使得齿21与定子之间的空气间隙以非对称的方式形成。

具体地，沿旋转方向设置的极靴边缘21d和沿与旋转方向相对的方向设置的极靴边缘21c可以以非对称的方式形成。即，极靴可以形成为使得极靴的左侧和右侧相对于齿21的中部非对称。

如图所示，该非对称结构可以被配置为使齿21的右侧具有等于现有的空气间隙的空气间隙，但齿21（沿旋转方向设置的）的左侧具有大于现有的空气间隙的空气间隙。而且，空气间隙可以被形成为沿旋转方向逐渐增大。这可以通过沿旋转方向逐渐增大图8所示的间隙d来实现。

而且，极靴的圆周延伸部的长度可以以非对称的方式形成。即，沿旋转方向设置的极靴的圆周延伸部可以相对较短，沿与旋转方向相对的方向设置的极靴的圆周延伸部可以相对较长。即，极靴的圆周延伸部的长度可以彼此不同。而且，极靴的径向宽度可以以非对称的方式形成。

如图所示，左侧空气间隙可以通过由于极靴21b的形状引起的d的最大化而增大。随着空气间隙增大，磁阻增大。另外，当极靴的圆周延伸部的长度减小时，磁阻增加。

随着沿旋转方向设置的极靴21b的空气间隙增大，磁阻增大，因此，磁通密度降低。即，流向沿旋转方向设置的极靴21b的磁通线的数量减少。结果是，部分地减少了磁通饱和，因此减少了转矩波动。另外，空气间隙可以朝向极靴21b的圆周端部逐渐增大，以更加有效地减少转矩波动。

而且，和上述缝隙29不同，空气间隙（即，间隙d）的增大没有使磁通路径变形。然而，也能够减少转矩波动。因而，可以实现输出转矩的保持或增加。

可以从图12所示的表格中看出根据图8所示的本发明的实施例的转矩波动减少效果和输出转矩保持效果，将在下文中对其进行具体描述。

图9示出综合应用了图6所示的实施例和图8所示的实施例的实施例。

即，图9示出这样的实施例：其中在齿21处形成极靴21b和缝隙29，并且极靴21b的左侧和右侧相对于齿21的中部非对称。非对称的极靴21b和缝隙29可以具有上述效果。

然而，在本实施例中，能够使对输出转矩的影响最小化，另外，可以减少转矩波动值。

如先前所述，可以通过缝隙29来减少转矩波动值。而且，可以通过极靴的非对称形状减少转矩波动值。另外，可以通过缝隙或极靴的非对称形状使输出转矩值的减少最小化。

如在下文中将要描述的，另一方面，通过实施缝隙以及极靴的非对称形状这两者，能够进一步减少转矩波动值，并使输出转矩值的减少最小化，或者保持输出转矩值。具体地，可以通过极靴的非对称形状来补偿输出转矩值的减少。

如先前所述，磁通的流动由于缝隙29而会发生变形，其结果是可以减少输出转矩值。然而，这种情况下，变形的磁通由于极靴的非对称形状而会流向定子。即，变形的磁通会流向空气间隙缩窄的位置处，因此，可以使磁通的泄漏最小化。换句话说，对输出转矩影响小的磁通线的流动方向可以改变成对输出转矩影响大的磁通线的流动方向。

另外，由于基于间隙d的非对称形状，可以使转矩波动值最小化。这意味着当转矩波动值减少时，可以进一步增加输出转矩。即，如在下文中将要描述的，输出转矩可以基于间隙d而增加。因而，基于间隙d的输出转矩的增加可以补偿由于缝隙29引起的输出转矩的减少。

可以从图14所示的表格中看出根据图9所示的本发明的实施例的转矩波动减少效果和输出转矩保持效果，将在下文中对其进行具体描述。

图10示出综合应用了图7所示的实施例和图8所示的实施例的实施例。因而，图10所示的实施例的特征可以与图6至图9所示的实施例相似。

图11示出这样的实施例：其中不是通过空气间隙之间的差值或极靴的左侧和右侧之间的差值而是通过极靴的内侧形状之间的差值来实现极靴的非对称形状。

以相同的方式，由于极靴的非对称形状，极靴的径向宽度可以以非对称的方式形成。然而，极靴的径向边缘21c的空气间隙沿圆周方向可以是均匀的。

对于沿旋转方向设置的极靴来说，极靴的径向内侧可以以弧形的形状形成。即，极靴的径向内侧不是沿切线方向形成，而是形成向上凸进的形状。极靴的这种形状防止磁通的流动方向突然改变。因而，来自齿主体21a的磁通可以被平稳地引导到极靴21b中，然后从极靴21b进入到定子10中。虽然径向宽度缩窄，然而由、空气间隙引起的磁通的泄漏可以被最小化。另外，磁通的平稳流动是可能的，因此，可以防止局部磁通饱和。因而，能够减少转矩波动，从而增加输出转矩。

而且，还可以再形成一个缝隙29以进一步减少转矩波动。即，导入极靴中且从极靴泄露的磁通的流动方向由于缝隙29而可以改变。

因而，与图9所示的实施例相比，更加改善了转矩波动减少的效果和输出转矩保持或增加的效果。这是因为磁通由于极靴的内弧形状可以更加平稳地流动。

而且，极靴的非对称形状也可以通过极靴的径向内侧形状与径向外部形状之间的差值而实现。即，图8所示的特征可以被添加到图11所示的特征。换句话说，可以基于不同的曲率半径以非对称的方式实现极靴的径向外侧形状。

具体地，沿旋转方向（极靴的左侧）设置的极靴的径向外侧部分（outerpart）的曲率半径可以小于极靴的右侧的径向外侧部分的曲率半径。这种情况下，可以提高输出转矩性能。另外，沿旋转方向（极靴的左侧）设置的极靴的径向内侧部分可以形成弧形，以进一步减少转矩波动。

同时，在上述实施例中，缝隙29的宽度可以是不均匀的。即，可以增大磁通密度高的部分的宽度以增大磁阻，可以增大磁通密度低的部分的宽度以降低磁阻。因此，在上述实施例中，缝隙29的形状不限于某个特定的形状。

在上述实施例中，转子20可以是励磁绕组电机的转子。该电机可以包括其上卷绕有电枢线圈的定子。

而且，该电机可以是用于电动车的驱动电机。该驱动电机可以被控制为使9.8至10A的最大励磁电流值经由电池被输入到驱动电机。另外，电枢线圈可以被控制为使三相电流经由逆变器电路被输入到电枢线圈。

该电机的最大输出可以是280Nm或更多，定子10的半径可以是100至110mm。

该转子可以具有8个插槽，励磁线圈可以被卷绕在转子上，使得转子具有8个极。而且，该定子可以具有48个插槽，电枢线圈可以被卷绕在定子上，使得定子具有8个极。

在下文中，将参考图12至图14描述根据本发明的上述实施例的转矩波动减少效果和输出转矩保持效果。图12至图14所示的平均转矩可以是当指令最大转矩时获得的输出转矩的平均值。

图12示出间隙d在图8所示的实施例中改变的情况下的转矩波动与平均转矩之间的关系。即，图12示出基于间隙d以非对称的方式形成极靴的形状的实施例的实验结果。

能够看出，在形成间隙d的情况下，与图2所示的现有的转子相比，输出转矩（平均转矩）增加。另外，能够看出，还减少了转矩波动值。

能够看出，随着间隙d逐渐增加，提高了输出转矩特性，并且还提高了转矩波动特性。而且，能够看出，在间隙d是1mm的情况下，能够获得最佳输出转矩特性和最佳转矩波动特性。即，能够看出，能够获得29.9%的最大转矩波动减少效果和0.9%的最大输出转矩增加效果。

因而，能够看出，由于极靴的基于间隙d的非对称结构，获得了转矩波动减少的效果和输出转矩增加的效果。这意味着能够获得满意的效果，而不改变转子的形状。

图13示出图6所示的实施例中的转矩波动与平均转矩之间的关系。

根据在对缝隙的长度、缝隙的宽度、缝隙相对于齿主体的中部的角度进行改变的状态下执行的实验，可以获得图13所示的最佳结果。具体地，在缝隙的长度是6.7mm，缝隙的宽度是0.8mm，以及缝隙相对于齿主体的中部的角度是26.6度的情况下，获得最佳结果。

与现有技术相比，实验结果显示输出转矩最大减少了1.9%，转矩波动值最大减少了33.9%。能够看出，图13的转矩波动减少效果大于图12的转矩波动减少效果。另一方面，能够看出，稍微减少了输出转矩。

因而，通过形成缝隙可以获得满意的转矩波动减少效果。这意味着能够获得满意的效果而不用明显改变转子的形状。

图14示出图9所示的实施例中的转矩波动与输出转矩（平均转矩）之间的关系。

根据在实施了缝隙和间隙d这两者的状态下执行的实验，可以获得图14所示的最佳结果。

与现有技术相比，实验结果显示输出转矩最大减少了0.2%，转矩波动值最大减少了48.3%。在这种情况下，能够看出，输出转矩的减少是可以忽略的，然而转矩波动减少效果是非常显著的。

即，可以形成缝隙以减少转矩波动值，极靴可以以非对称的方式形成，以补偿由于缝隙引起的输出转矩值的减少，以及进一步减少转矩波动值。

因而，通过形成缝隙和间隙d可以获得非常满意的转矩波动减少效果和非常满意的输出转矩保持效果。这也意味着能够获得非常满意的效果而不用明显改变转子的形状。

同时，虽然没有呈上实验结果，图11所示的实施例可以具有等效于或比图12至图14呈上的实验结果更加满意的效果。

根据本发明的实施例，可以提供一种能够减少转矩波动从而改善性能的转子以及包括该转子的电机。尤其是，可以提供一种用于电动车的包括具有减少的转矩波动的励磁绕组转子的驱动电机。

根据本发明的实施例，可以提供一种励磁绕组转子以及用于电动车的包括该励磁绕组转子的驱动电机，在该励磁绕组转子中不用明显改变转子的形状以使来自离心力的影响最小化，从而有效地减少了转矩波动，同时保持了输出转矩。

根据本发明的实施例，可以提供一种能够容易控制和制造的用于电动车的驱动电机。

对本领域的普通技术人员来说应明确，能够进行各种变型和变化。因此，权利要求意欲包含各种变型和变化。

Claims (20)

1.一种线圈绕组转子，包括：

转子芯；

多个齿主体，沿径向方向从所述转子芯延伸，所述齿主体沿圆周方向在所述转子芯的表面周围以相等的间隔被布置在所述转子芯处；

转子线圈，卷绕在所述齿主体的每一个上；以及

极靴，沿所述圆周方向从至少一个齿主体的端部在相对侧延伸，所述极靴的一侧构成沿所述转子的旋转方向的一侧，所述极靴的另一侧构成不沿所述转子的旋转方向的一侧，其中

所述极靴的两侧都具有彼此相对且彼此不对称的弯曲外部，其中，所述极靴沿所述转子的旋转方向的一侧的所述弯曲外部的曲率半径小于所述极靴的不沿所述转子的旋转方向的另一侧的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的线圈绕组转子，其中所述极靴的沿旋转方向设置的延伸部相对较短或较窄，使得所述极靴以非对称的方式形成。

3.根据权利要求2所述的线圈绕组转子，其中所述极靴的延伸部的径向内侧形成为弧形，使得所述极靴的延伸部缩窄。

4.根据权利要求1-3的任何一个所述的线圈绕组转子，其中所述至少一个齿主体还包括：缝隙，从所述至少一个齿主体延伸到所述极靴沿所述转子的旋转方向的那侧。

5.根据权利要求4所述的线圈绕组转子，其中所述缝隙的长度范围为1至10mm，所述缝隙的宽度范围为0.1至5mm，以及在沿长度方向平分所述缝隙的轴与沿长度方向平分所述至少一个齿主体的轴之间的角度范围为0度至90度。

6.根据权利要求4所述的线圈绕组转子，其中所述缝隙被倾斜为使所述缝隙大体上垂直于磁通从所述至少一个齿主体流向所述极靴的方向。

7.根据权利要求4所述的线圈绕组转子，其中所述缝隙被倾斜为使所述缝隙的一个角部比所述缝隙的任何其它角部更靠近所述至少一个齿主体的一侧，以及与更靠近所述至少一个齿主体的那侧的所述缝隙的角部成对角相对的另一个角部比所述缝隙的任何其它角部更靠近沿长度方向平分所述至少一个齿主体的轴。

8.根据权利要求4所述的线圈绕组转子，其中所述至少一个齿主体还包括：另一个缝隙，从所述至少一个齿主体延伸到所述极靴的不沿所述转子的旋转方向的那侧。

9.根据权利要求4所述的线圈绕组转子，其中所述缝隙的形状是不规则的、或是圆形的或椭圆形的。

10.根据权利要求4所述的线圈绕组转子，其中基于所述转矩波动的减少而将所述缝隙放置在所述至少一个齿主体上，以及其中与当所述缝隙被放置得更远离所述至少一个齿主体的一侧时的所述转矩波动相比，当所述缝隙被放置得更靠近所述至少一个齿主体的那侧时，所述转矩波动减少。

11.一种电机或一种电动车，该电机包括根据权利要求1至10的任何一个所述的线圈绕组转子，该电动车使用该电机作为驱动电机。

12.一种电动车驱动设备，包括转子，其中所述转子包括：

转子芯；

多个齿主体，沿径向方向从所述转子芯延伸，所述齿主体以相等的间隔形成在所述转子芯处；

励磁线圈，卷绕在所述齿主体的每一个上；

极靴，从所述齿主体的每一个的端部向相对侧延伸；以及

缝隙，形成在所述极靴处以增大磁阻，从而防止磁通饱和并因此减少转矩的波动值，所述缝隙被倾斜为使所述缝隙的径向外侧相邻于所述齿主体的每一个的中部。

13.根据权利要求12所述的电动车驱动设备，包括励磁绕组电机，该励磁绕组电机包括所述转子，并包括其上卷绕有电枢线圈的定子，其中所述转子在所述定子内旋转。

14.根据权利要求12或13所述的电动车驱动设备，其中所述缝隙向所述齿主体的每一个延伸，而极靴以相对于所述齿主体的每一个的中部非对称的方式形成，以补偿由于所述缝隙引起的转矩值的减少，以及进一步减少所述转矩波动值。

15.一种转子，包括：

环形转子芯；

多个齿主体，沿径向方向从所述转子芯延伸，所述齿主体沿所述转子芯的圆周方向形成；以及

极靴，从所述齿主体的每一个的端部向相对侧延伸，所述极靴形成为使所述极靴的径向内侧和径向外侧相对于所述齿主体的每一个的中部非对称，其中

所述极靴的沿旋转方向设置的径向内侧形成为弧形。

16.根据权利要求15所述的转子，其中所述极靴的径向外侧的两侧具有相同的曲率半径，或者所述极靴的沿所述转子的旋转方向设置的径向外侧具有小的曲率半径。

17.根据权利要求16所述的转子，其中所述极靴的沿所述转子的旋转方向设置的内弧的曲率半径小于所述极靴的径向外侧的曲率半径。

18.根据权利要求15至17的任何一个所述的转子，其中所述极靴的沿与所述转子的旋转方向相对的方向设置的内侧大体上垂直于所述齿主体的每一个。

19.根据权利要求15至17的任何一个所述的转子，还包括以倾斜的方式从所述齿主体的每一个延伸到所述极靴的缝隙，以减少磁通饱和，从而减少转矩波动值，其中所述缝隙的中部被设置在所述齿主体的每一个处。

20.一种电机和/或一种用于电动车的驱动电机，所述电机具有根据权利要求1、11或15所述的转子，且所述驱动电机具有根据权利要求1、11或15所述的转子。

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