CN104969448A - 电动机器 - Google Patents

Abstract

一种电动机器，其包括：a)第一装置，其用于提供第一磁动力，其包括包含奇次和偶次谐波子集的第一组磁动力空间谐波，所述第一组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；和b)第二装置，其用于提供第二磁动力，其包括包含奇次和偶次谐波子集的第二组磁动力空间谐波，所述第二组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；其中所述第一和第二装置的净效应提供合成磁动力，其包括包含奇次和偶次谐波子集的磁动力空间谐波合成组，所述磁动力空间谐波合成组的每个谐波都具有各自幅值，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的幅值相对于所述第一组和第二组谐波的所述不良主谐波的所述幅值至少减小。

Description

电动机器

技术领域

本文中所描述的实施例涉及电动机器。

背景技术

电动机和发电机是电动机器的实例。电动机将电输入转换为机械输出。发电机将机械输入转换为电输出。

本发明的实施例可提供对背景布置的改进。

附图说明

通过举例的方式并参考附图在下文中进一步描述实施例，其中：

图1是电动机器的定子的视图；

图2是图1的电动机器的磁动力谐波的曲线图。

图3是根据本发明的实施例的电动机器的端部投影；

图4是图3的电动机器的定子的视图；

图5是图3和图4的电动机器的磁动力谐波的曲线图。

图6是根据本发明的实施例的电动机器中使用的定子的视图；

图7是图6的电动机器的磁动力谐波的曲线图。

图8是根据本发明的实施例的电动机器中使用的定子的视图；

图9是图8的电动机器的磁动力谐波的曲线图；

图10是根据本发明的实施例的电动机器中使用的定子的视图；

图11是根据本发明的电动机器中使用的定子的视图；

图12是根据本发明的实施例的电动机器的端部视图；

图13是根据本发明的实施例的电动机器的端部视图；和

图14是根据本发明的实施例的电动机器的端部视图。

具体实施方式

电动机器通常包括都具有相关联的磁场的转子和定子。定子和转子通过轴颈安装在一起，其间设置有气隙。在转子相对于定子移动时，行波磁场(在线性机器中为线性的以及在转动机器的转动的)由气隙中的定子形成并与转子磁场相互作用以产生电-机械能量转换。某些机器被归类为每极每相分数槽机器，其中机器的q值是由下式给出的分数：

q＝N/(m×2p)

其中，N是定子中的槽的数量，p是极对的数量且m是机器中的相位的数量。

对于每极每相机器的分数槽，存在许多可行的槽和极组合。这些组合的子集由关系N＝2P±1所定义。对于3-相位机器，N必须可被3整除且相位之间的电角度的相移必须等于±2πk+2π/3电角度，其中，k＝0，1，2，...。符合此定义的槽和极组合被列于表1中，p≥4直到23。

表1示例性N＝2p±1机器的槽极组合

极对的数量p	可行的槽数量N	q
			4	9	3/8
5	9	3/10
			7	15	5/14
8	15	5/16
			10	21	7/20
11	21	7/22
			13	27	9/26
14	27	9/28
			16	33	11/32
17	33	11/34
			19	39	13/38
20	39	13/40
			22	45	15/44
23	45	15/46

...

...

...

表1中的给定槽和极组合的槽和极数量的任何整数倍也促成与相同q(使用槽和极对的相同整数倍)的可行组合。例如，根据表1的第一行，18个槽和8个极对(即2×9个槽和2×4个极对)、27个槽和12个极对(即3×9个槽和3×4个极对)等，都具有q＝3/8。具有N＝2P±1的机器设计具有分数槽永磁机的优点，诸如高转矩能力和低转矩波动，但是会导致定子和转子之间的空气隙中的大量不良磁动力(mmf)谐波和不平衡的法向(在径向方向上)磁力。

图1示出根据表1中的4个极对实例的定子1。定子被示为线性定子，其可用于线性机器或转动机器，其中为了说明的目的环形定子被展平(转子未示出)。定子包括9个槽2，每个都包含一组相位绕组3的线圈绕组。被激励时，线圈产生具有磁动力(mmf)分量的磁场。mmf分量可沿定子长度由具有2π机械弧度的基本周期的一系列谐波来表示(对于线性机器，每个槽都可相对于下一个槽移位2π/Ν机械弧度，这相当于2pt/N机械长度，其中t为极距)。在线圈中的电流随时间变化时，mmf分量变化且mmf谐波沿定子长度产生行波磁场。

4极对9槽电动机器的mmf谐波的标准化谐波分配4被示于图2中。每个谐波的幅值被标准化到最大幅值谐波的幅值。因为机器的3相性质，mmf谐波包含对于n＝1，4，7，...的正向转动谐波，对于n＝2，5，8，...的后向转动谐波，以及零三次谐波(即n＝3，6，9，...)。然而，对于4-极对机器，仅4次mmf谐波与转子的磁场相互作用以产生连续转矩。因此，4次谐波也被称为工作主谐波。选择转子上的极对的数量，以便主要谐波在其波形中具有与转子上的极对的数量相同数量的峰值(或极)。因此，主要谐波提供转矩到机器。其它谐波(特别是5次谐波)(其具有相对较大幅值且相对于转子以双倍速度转动)可能会导致不希望的效果，诸如磁体中的局部磁芯饱和、额外铁损耗和涡电流损耗等。5次谐波因此被称为不良主谐波6。

不良谐波可相对于转子以不同速度转动并且可能导致不良效果，如先前所描述的，诸如磁体中的局部磁芯饱和、额外铁损耗和涡电流损耗等。不良主谐波导致最不良的效果，并且在N＝2p±1机器中，不良主谐波是谐波系列中的工作谐波之前或之后的谐波。它接近工作主谐波也有助于它被称为不良主谐波。然而，工作主谐波和不良主谐波处于不同集合中(例如，偶数子集和奇数子集)。

本发明的实施例涉及用于减少不良mmf谐波的数量和/或幅度，以及消除或减少不平衡磁力(例如与表1中所示的槽和极组合和由表1中所列的给定组合的整数倍导出的任何其它组合相关联的)。

图3示意地示出根据本发明的实施例的电动机器10。机器包括定子12和转子14，定子包括槽16和齿18。在图3中，具有18个槽和18个齿。然而，这可推广到N个槽，其中N是整数且在本案中N＝18。转子14包括布置为包括北极和南极的极对21中的磁极20。图3示出包括4个极对的转子。极对的数量可推广到p个极对，其中p是整数。每个槽22a从下一个槽22b偏离2πp/Ν电弧度，或360p/N电角度。因此槽的数量N与极对的数量p的关系由N＝s(2p±1)给出，其中s＝2。

槽可分为第一组不连续槽24和第二组不连续槽26。第一组不连续槽24包括第一组相位绕组28，其在本实例中包括三个相位绕组A1、B1、C1。第二组不连续槽26包括第二组相位绕组30，其在本实例中包括三个相位绕组A2、B2、C2。在图3的实例中，第一组不连续槽24是不连续的，因为第一组槽(直线或周向)中的任何一对槽之间有第二组槽26中的至少一个槽。应注意，槽组是不连续的，以便在槽组中的槽之间有活动槽。定位在槽组的两个槽之间的空槽可能导致使用不连续的项目。相位绕组A1、A2、B1、B2、C1、C2中的每个都包括线圈31，其具有第一线圈部分28a、30a和第二线圈部分28b、30b、其在端部由端部线圈部分28c、30c连接(仅一个端部绕组在图3中可见)。每个第一和第二线圈部分被定位在槽16中，使得例如第一线圈部分28a处于槽24a中且第二线圈部分28b处于槽24b中。图3是横截面并且因此应注意，第一和第二线圈部分延伸到该图中。在图3的实施例中，第一相位绕组A1、B1、C1从第二相位绕组A2、B2、C2偏移9个槽。这对应于π机械弧度或180机械度的偏移。

图4示出展平的机器10的定子12。该机器被配置为以4极对转子(这没有在该图中示出)工作。相位绕组集合被再次标记为A1、B1、C1和A2、B2、C2，且每个都包含三个相位绕组，即A、B、C。每个相位绕组都包括电连接的三个可激励线圈。每个线圈都具有激励方向，其是电流在线圈周围流动的方向。在电动动机配置中，激励方向不会从交流电源改变，但来自交流电源的电流方向会变化。线圈的激励方向使得每个槽绕组(28a、28b、30a、30b，图3)具有由+或-指示的激励方向。第一和第二槽绕组的激励方向在图3的实例中彼此相反。每个槽绕组的激励方向创建线圈的极性。在第一相位绕组集合中的每个相位绕组A1、B1、C1具有对应的第二相位绕组集合中的相位绕组A2、B2、C2，即A1和A2对应，正如B1和B2，以及C1和C2。

相对应的相位绕组(例如元件31和31')偏移9个槽。如所提到的，每个槽都偏移2πp/Ν电弧度。因此，在当前的实例中，对应的相位部分偏移18πp/Ν。该槽偏移可被推广到w2np/N电弧度，其中w＝9。在当前的实例中，有18个槽和4个极对。因此，槽偏移等于4π。对应的相位绕组(例如A1和A2)以相同极性(即对于相对于定子的每个相位绕组，通电方向是相同的)串联连接或并联连接。因此，这些相位绕组中的交流电是同相的，即在对应的相位绕组之间没有极性偏移θ。从极性偏移θ和槽偏移的总和得到对应相位绕组之间的总偏移。对于图3和图4中所示的实施例，极性偏移θ＝0。

返回到图3，在一些实施例中，电动机器10能够作为电动机或发电机来执行。作为电动机，使用3-相交流电激励第一和第二相位绕组集合28、30。这会引发在机器中产生的磁场。转子14的磁极20被设置有被相位绕组的磁场吸引或被相位绕组的磁场排斥的磁体。转子14因此转动以最小化磁场的势能。作为发电机，机械力转动转子14。磁极20设置有产生磁场的磁体。转子的转动使转子的磁场移动经过/通过相位绕组集合28、30并感应线圈中的电压和电流。反过来，线圈中的电流产生磁动力(mmf)分量。电流的变化引起每个线圈的mmf分量变化。相位绕组集合中的跨过所有线圈的mmf分量的变化近似于该相位绕组集合的基本正弦波的谐波分量。每个线圈组的谐波分量示于图2中，如上所述。在转子移动和/或线圈中的电流交替时，mmf谐波围绕或沿着定子-转子气隙行进。mmf谐波是具有由其波形的波峰和波谷形成的多个磁极的行波磁场。当转子14转动时，相位绕组的行波(转动的或线性的)磁场和转子的磁场的相互作用产生连续转矩。

谐波分量可分为奇次和偶次谐波。每个谐波都具有级次n。机器具有工作谐波。在这些工作谐波中，有工作主谐波，其将转矩提供到机器且包含多个极对(磁场波形的波峰和波谷)，其等于转子上的极对的数量，且因此对于工作主谐波，n＝p。不良谐波也存在并包括最不利于机器的操作的不良主谐波。在N＝2p±1机器中，不良主谐波具有级次n'，其等于p±1。当前实例中的工作主谐波是4次谐波且因此处于偶数子集中。不良主谐波是5次谐波。

在本发明的一些实施例中，来自第一相位绕组集合的mmf谐波与来自第二相位绕组集合的那些谐波相长或相消干扰。相长干扰谐波被保留。相位绕组集合的布置保留了主要谐波n＝4，因为第一mmf分量的4次谐波与第二mmf分量的4次谐波同相。所有的偶次谐波也同相且因此仍然保留，除了偶次三次(6，12，18...)谐波，其在3相系统中被消除。第一相位绕组和第二相位绕组之间的180机械度的偏移意味着第一mmf分量的奇次空间谐波与第二mmf分量的奇次空间谐波不同相。因此，不良主谐波(在本实例中是5次谐波)将被消除。

图5示出如上面参照图3和图4描述的4极对转子的标准化mmf谐波含量32。谐波含量是来自第一3-相位绕组集合A1、B1和C1和第二3-相位绕组集合A1、B1和C1的mmf分量(当它们偏移180机械度时)中的谐波的组合。示出了合成磁场的谐波含量。工作主谐波34是4次谐波且不良主谐波是5次谐波36。图5示出了工作主谐波34保存，而不良主谐波36如图2所示(分量6)已被消除。此外，如前面所提到的，所有的奇次谐波也被消除了。因此18槽4极对机器具有减少数目的不良谐波，其在奇数子集中的谐波幅值至少减少，但优选消除，使得每个mmf分量的不良主谐波的相对幅度优选至少减小到零。

偶数子集中的剩余谐波具有相对较低幅值，除了2次、14次和22次谐波外。然而，由于14次和22次谐波的波长比较短，所以由于这些谐波所产生的磁场在朝向转子的半径方向上迅速衰减。因此由这些谐波造成的不良效果比由不良主谐波引起的那些效果显著少得多。此外，通过转子看到的2-次谐波的频率相对较低并且所得的不良效果也显著小于由不良主谐波引起的效果。

由于图1的布置不具有彼此作用以消除可选择谐波的多个相位绕组，所以图1的布置不允许以关于图3至图5描述的方式消除谐波。

图4中所示的绕组配置针对第4级工作空间谐波产生最高可能的绕组因素，并且在一些实施例中允许完全消除所有的奇次空间谐波，同时保留每相每极绕组方案的分数槽的主要优点。此外，由第一3相绕组产生的法向磁力由第二3相绕组产生的磁力消除，从而消除或减少径向方向上的不平衡磁拉力，这有利于减少轴承损耗、噪音和振动。

图6示出根据本发明的实施例的另一定子40。定子包括第一42和第二44相位绕组集合，如同图4所描述的定子。然而，围绕定子的相位绕组的级次被配置为与5-极对转子(未示出)工作。因此，相位B和C的位置被交换来以这种方式配置装置。如同图2，具有对应相位绕组A1和A2、B1和B2，以及C1和C2。对应相位绕组具有机械偏移9个槽46。槽绕组的方向再次由+或-示出。在这个实例中，对应相位绕组线圈具有彼此相反的激励方向，即A1+到A1-48a与A2-到A2+48b之间偏移9个槽。相反的激励方向对应于极性偏移θ＝π。5次谐波的偏移因此等于5π+π＝6π，且因此第5级次谐波被保留，而第4级次谐波被消除或至少减小。相反的激励方向由串联或并联的绕组的相对的端部的连接建立以形成相反的极性连接。

当前实例中的工作主谐波是5次谐波。不良主谐波是4次谐波。与图3至图5的实例一样，第一相位绕组集合的mmf谐波和第二相位绕组集合的mmf谐波相互作用。mmf谐波的偏移意味着第一行波磁场中的5次(p次)谐波与第二行波磁场中的5次谐波同相。所有奇次谐波也同相并因此保留，除了奇次三次(3,9，15...)谐波外，其由于机器的3相性质而被消除。对于每个谐波的偏移是nπ+π，其中n是谐波数，这意味着第一mmf分量的偶次空间谐波与第二mmf分量的偶次空间谐波不同相。来自每个mmf分量的偶次空间谐波的反相导致那些偶次空间谐波的消除。因此，不良主谐波(在本案中4次谐波)被取消。

图7示出图6的实例的组合行波磁场的标准化谐波分布50。工作主谐波52(p次)被示出为保留。不良主谐波54(p-1次)被示为被取消。工作主谐波52处于奇数子集中。不良主谐波54处于偶数子集中。所有偶次谐波已被消除。奇数子集中的剩余谐波具有相对较低幅值，除了1次、13次和23次外。然而，如针对18槽4极对机器所解释的同样原因，这些谐波由造成的不良影响会显著少得多且径向方向上的不平衡磁力被消除或减小。

相对于图1至图7描述的实施例涉及由下式分类的每极每相机器的分数槽：

N＝s(2p±1)

其中N是槽的数量，p是极的数量且s是槽组的数量。对于图3至图7的实施例，s＝2。

取消不良谐波的两相位绕组集合的布置可应用于如表1所列的N＝2p±1槽极组合的所有配置，使得本发明的一些实施例的槽极组合是表2所列的那些。表2还提供了用于第二相位绕组集合的线圈相对于第一相位绕组集合的线圈的激励方向。这被标记为相位绕组集合之间的极性。

表2

该布置也适用于与两倍极对数量和两倍N＝2p±1配置的槽的数量的任何槽-极组合。例如，该布置适用于36槽16极、54槽24极，...，等机器，其中槽和极的数量是18槽4极对的整数倍，其中q＝3/4。

与图3至图7中所示的相同的偏移技术可用于进一步消除不良谐波。在实例中，图3和图4中所示的18槽4极对设计中的槽的数量可加倍到如图8所示的36槽。在这里，槽的数量N与极对的数量p的关系由N＝s(2p±1)给出，其中s＝4。关于图3和图4的机器，具有第一和第二相位绕组集合，每个都被分为定位在定子60中的3相绕组。第一3相绕组被表示为A1、B1和C1且第二3-相绕组被表示为A2、B2和C2。在本实例中，线圈跨度为四个槽间距，而不是图3、图4和图6中的实例的两个槽间距线圈跨度，这是因为槽的数量从18个槽倍增至36个槽。对于4-极对转子，槽间距为2π×4/36＝π/9电角度。

第二3相绕组A2、B2和C2相对于第一3相绕组A1、B1和C1以9个槽的偏移被定位。在转动电动机配置中，这对应于90机械度的机械偏移。4极对转子的电角度的偏移是9×10×4＝360°或2π弧度。使用图4的实施例的表示法，也可被写为pπ/2的电偏移。因此，第一和第二相位绕组集合产生的合成第4级次工作mmf空间谐波(p次谐波，其中p是极对的数量)相对于彼此是同相的。然而，由第一相位绕组集合产生的2、6、10、14、18、22，...-次谐波和由第二相位绕组集合产生的那些谐波之间的相移为π、3π、5π、7π、9π、11π，...。因此，这些谐波具有相同幅值，但在相反方向上，并通过图8的绕组配置相互抵消。应理解，电偏移等于机械偏移乘以极对的数量。

图9示出合成的标准化mmf分布70。与图4的实施例一样，所有的奇次谐波被消除。然而，除了消除奇次谐波，级次等于2，6，10，14，18，22，...的偶次谐波也被消除。第4级次谐波72的整数倍72'没有消除，这是因为偏移4π、8π、12π意味着它们是同相的。

根据本发明的实施例，可形成具有单个星形连接的6相机器。图10示出用于4极对6相机器操作的18槽82的定子80，其中A、D、B、E、C和F相构成平衡的6-相系统，其中两个相邻相位之间的相移是2π/6电角度。例如，相位D的相位绕组与A相位的相位绕组相隔3个槽，且电气偏移是3×2πp/Ν＝4/3π，但D具有与A相反的极性且因此具有+π的极性偏移。因此，A和D之间的相移是4π/3+π＝2π-π/3＝-π/3＝-2π/6。A和E之间的机械偏移是9个槽或4π电角度(如上计算)，但E具有与A相反的极性且因此具有π的极性偏移。当相位E由具有π的电相移的电流激发时，A和E的相位绕组之间的总偏移因此等于4π+π+π＝6π。类似的关系对于相位D和C，以及B和F也是如此。因此，如在关于图4的实例中，4-次mmf谐波被保持且所有奇次谐波(包括不良主谐波(5次谐波))被消除。

根据本发明的实施例，具有包含两个3相系统(A、B、C)和(D、E、F)的6相机器，每个3相系统都以星形连接并可供应3相平衡电流。两个3相系统的相位绕组集合之间的相移(如上面的描述)根据对应相位(例如相位A和相位D)之间的偏移来选择。图11示出18槽4极对实例的定子90，其中(A、B、C)和(D、E、F)之间的偏移是一个槽间距且A和D、B与E、C和F之间的所得电偏移是1×2πp/Ν＝8π/9电弧度。A和D之间的时间的相偏移被选择为D从A偏移4π/9。类似于关于图4的实例，4次mmf谐波被保持且所有奇次谐波(包括不良主谐波(5次谐波))被减小或取消。其它偏移(诸如3、5、7、9、11、13、15和17槽)也是可能的，并且合成相移分别是4π/3、2π/9、10π/9、0、8π/9、16π/9、2π/3、和14π/9电弧度。应注意，每个相位的时间的适当相移应基于所使用的相位绕组A、B和C以及D、E和F之间的空间偏移而应用。

图3至图11的绕组配置可被采用来设计永磁机器，其包括具有表面安装的磁极20(即磁极安装在转子的外表面上)的机器，如图3中所示；并且机器具有内部安装的磁极100(即，具有安装在转子的内部的磁极的机器)的机器，如图12中所示；和使用永久磁铁110的同步磁阻机器，如图13中所示，其中可使用低成本的铁氧体磁铁110。

绕组配置也可与同步磁阻机器使用(如图14中所示，其中转子120不使用任何磁铁)，也可以与具有笼条转子或绕组转子的感应机器，和包括爪极型的绕组励磁同步机器使用，其具有较高的转矩/功率密度、高效率和低转矩脉动的益处。

如图3所示的表面安装的永磁机器的一些实施例可由于最显著不良谐波的消除或减少而提供转子磁铁的涡电流损耗降低。这可带来较低转子损耗和低成本制造，因为磁铁的周向和轴向分割不再需要。如图12所示的内部安装的永久磁铁机器的一些实施例可提供磁阻转矩的增加和/或转子铁损的减少，这会带来高转矩密度和高效率。由本发明的实施例所产生的高磁阻转矩和低不良mmf谐波也可被用于使用永磁铁的同步磁阻机器(如图13所示)和同步磁阻机器(如图14所示)中，其中可提供改进的转矩密度和/或效率和更低成本。

本发明的实施例也可提供感应机器。这样的实施方式可能会带来较低的端部绕组长度、降低的铜损，且因此由于低的或非常低的mmf谐波含量而引起的高转矩/功率密度和高效率。

根据本发明的实施例的方法包括：

(1)配置第一相位绕组集合，其具有关于如图表1的N＝2p±1的槽和极组合的3相绕组(A1、B1、C1)

(2)设计的槽的数量乘以2

(3)配置第二相位绕组集合，其具有关于如图表1的N＝2p±1的槽和极组合的3相绕组(A2、B2、C2)

(4)将第二3相绕组(A2、B2、C2)放置为从第一3相绕组相位部分(A1、B1、C1)偏移π机械弧度。

(5)如果极对的数量是偶数，则A1和A2以相同极性串联或并联，或者如果极对的数量是奇数，则将A1和A2以相反极性串联或并联，并且对于B1和B2以及C1和C2进行类似连接。

本发明还提供了一种至少减小电动机器中的不良磁空间谐波的方法，所述方法包括：

a)提供具有预定相位的第一行波磁场，所述第一行波磁场包括第一组磁空间谐波，其包括包括主要工作空间谐波的工作子集和包括不良主谐波的不良子集；和

b)提供具有预定相位的第二行波磁场，所述第二行波磁场包括第二组磁空间谐波，其包括包括主要工作空间谐波的工作子集和包括不良主谐波的不良子集；

其中所述行波磁场偏移以至少减小所述第一和第二磁性空间谐波的不良子集。

应注意，在整个前述实施例中，定子的槽可以是包括槽绕组为相位绕组的任何装置。在转动机器中，转子可被放置在定子的内部或外部。

在整个本说明书的描述和权利要求中，词语“包括”和“包含”以及该词语的变体(例如“包括”(comprising和comprises))是指“包括但不限于”，并且并非意在(并且不)排除其它添加物、组件、整数或步骤。

在整个本说明书的描述和权利要求中，除非上下文另有要求，否则单数涵盖复数。特别而言，当使用不定冠词时，除非上下文另有要求，否则本说明书应被理解为考虑复数以及单数。

结合本发明的特定方面、实施例或实例描述的特征、整数、特性，或群组将被理解为适用于本文中所描述的任何其它方面、实施例或实例(除非与其不相容)。

读者的注意力被引导到结合本申请与本说明书被同时提交或先于本说明书被提交且以本说明书公开于公众查阅的所有论文和文献，且所有这些论文和文献的内容均通过引用并入本文。

在本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)，和/或这样公开的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合来组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是互斥的组合外。

除非另有说明，否则在本说明书中公开的每个特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)可由用于相同、等效或类似目的的替代特征所代替。因此，除非另外明确说明，否则所公开的每个特征仅是一般系列的等效或类似特征的一个实例。

本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明延伸至在本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或因此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。

Claims (22)

1.一种电动机器，包括：

a)第一装置，用于提供包括第一组磁动力空间谐波的第一磁动力，所述第一组磁动力空间谐波包括奇次和偶次谐波子集，所述第一组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波，并且所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；和

b)第二装置，用于提供包括第二组磁动力空间谐波的第二磁动力，所述第二组磁动力空间谐波包括奇次和偶次谐波子集，所述第二组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波，并且所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；

其中所述第一和第二装置的净效应提供合成磁动力，所述合成磁动力包括磁动力空间谐波合成组，磁动力空间谐波合成组包括奇次和偶次谐波子集，所述磁动力空间谐波合成组的每个谐波都具有各自幅值，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的幅值相对于所述第一组和第二组磁动力空间谐波的所述不良主谐波的所述幅值至少减小。

2.如权利要求1所述的电动机器，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的所述幅值减小到零。

3.如权利要求1或2所述的电动机器，其中包括所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的所述谐波中的每个的所述幅值相对于包括所述第一和第二组磁动力空间谐波的所述不良主谐波的所述第一和第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集的所述幅值至少减小。

4.如权利要求1、2或3所述的电动机器，其中所述第一组磁动力空间谐波中的每个谐波在所述第二组磁动力空间谐波中具有对应谐波，所述对应谐波具有级次n，其中：

所述第一和第二装置机械地偏移；

所述第一和第二对应谐波电偏移；且

所述第一磁动力具有第一正极性或负极性且所述第二磁动力具有第二正极性或负极性，其中在所述对应谐波之间设置极性偏移，所述极性偏移是零弧度时所述第一和第二极性是相同的正或负极性且所述极性偏移是π弧度时所述第一和第二极性是相反的正或负极性；

其中，所述对应谐波之间的总偏移由所述电偏移和所述极性偏移的总和得出，

所述总偏移被选择以实现所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的所述幅值的减小，其中，当所述不良主谐波处于所述奇次谐波子集中时，每个谐波的所述总的偏移基本上是nπ，(n为奇数)，并且当所述不良主谐波处于所述偶次谐波子集中时，每个谐波的所述总的偏移基本上是nπ+π(n为偶数)。

5.如权利要求4所述的电动机器，其中用于提供所述第一磁动力的所述第一装置包括第一可激励相位绕组集合，其包括三个相位绕组，以及用于提供所述第二磁动力的所述第二装置包括第二可激励相位绕组集合，其中所述相位绕组集合可配置为在由电流激励时产生所述磁动力。

6.如权利要求5所述的电动机器，其中所述相位绕组集合中的每个都包括三个相位绕组，每个相位绕组包括至少一个线圈，所述线圈中的每一个都具有第一端和第二端以及第一端和第二端之间的激励方向，所述激励方向确定所述第一和第二端的端极性，其中所述激励方向对应于所述磁动力极性，所述第一相位绕组集合的所述相位绕组在所述第二相位绕组集合中具有对应的相位绕组。

7.如权利要求6所述的电动机器，其还包括具有N个槽的定子和具有p个极对的转子，所述N个槽被分为至少第一组不连续槽和第二组不连续槽，所述第一组不连续槽插置在所述第二组不连续槽内，其中所述第一相位绕组集合的所述线圈可定位在所述第一槽组中且所述第二相位绕组集合的所述线圈可定位在所述第二槽组中，其中所述对应相位绕组的所述线圈相隔w个槽。

8.如权利要求7所述的电动机器，其中所述至少一个线圈可定位在所述第一和第二组不连续槽内的相邻槽中。

9.如权利要求8所述的电动机器，其中所述相位绕组中的每个包括3的倍数个线圈。

10.如权利要求7、8或9所述的电动机器，其中所述对应相位绕组以串联或并联的方式连接或者能够以串联或并联的方式连接，线圈的极性相同或相反，使得所述电偏移为零且w＝N/2，使得所述机械偏移基本上为nπ。

11.如任一前述权利要求所述的电动机器，其还包括

a)用于提供另一组所述第一组磁动力分量的另一个所述第一装置；和

b)用于提供另一组所述第二组磁动力分量的另一个所述第二装置；

其中所述另一个所述第一装置和所述另一个所述第二装置的净效应提供另一个所述合成磁动力，其中所述另一个所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的所述幅值相对于所述另一个所述第一组谐波和所述另一个所述第二组谐波的所述不良主谐波的所述幅值至少减小；

其中所述合成磁动力和所述另一个所述合成磁动力的净效应提供第二合成磁动力，其包括奇次和偶次谐波子集，所述第二磁动力空间谐波合成组的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第二磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第二磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；

其中所述不良主谐波的所述幅值至少减小；

其中所述磁动力空间谐波合成组和所述另一个所述磁动力空间谐波合成组的包括所述工作主谐波的所述子集包括其它不良谐波，所述第二磁动力空间谐波合成组包括其它不良谐波，所述其它不良谐波的幅值相对于所述磁动力空间谐波合成组和所述另一个所述磁动力空间谐波合成组的的所述其它不良谐波的所述幅值至少减小。

12.如在引用权利要求4时的权利要求11所述的电动机器，其中所述第一和第二组的所述对应谐波在所述另一个所述第一组和所述另一个所述第二组中具有对应谐波，其中，当所述不良主谐波处于所述奇次谐波子集中时，另一个所述第一组谐波和所述另一个所述第二组谐波从所述第一和第二组基本上偏移nπ，(n为奇数)，并且当所述不良主谐波处于所述偶次谐波子集中，所述另一个所述第一组谐波的和所述另一个所述第二组谐波从所述第一和第二组基本上偏移nπ+π(n为偶数)。

13.如在引用权利要求7时的任一前述权利要求所述的电动机器，其中所述N个槽与所述p个极对的关系由N＝s(2p±1)给出，其中对于包括第一和第二装置的机器，s＝2，且对于包括所述第一和第二装置以及另一个所述第一和第二装置的机器，s＝4。

14.如在引用权利要求7时的任一前述权利要求所述的电动机器，其中所述转子能够通过轴颈组装从而绕所述定子转动。

15.如在引用权利要求7时的任一前述权利要求所述的电动机器，其中所述转子与所述定子通过轴颈线性地组装。

16.如任一前述权利要求所述的电动机器，其中所述电动机器是适于连接到交流电源的电动机。

17.如权利要求1至15中任一项所述的电动机器，其中所述电动机器是适于产生交流电源的发电机。

18.一种至少减小电动机器中的磁动力空间不良主谐波的方法，所述方法包括：

a)提供第一装置，其用于提供第一磁动力，第一磁动力包括包含奇次和偶次谐波子集的第一组磁动力空间谐波，所述第一组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；和

b)提供第二装置，其用于提供第二磁动力，第二磁动力包括包含奇次和偶次谐波子集的第二组磁动力空间谐波，所述第二组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；

其中所述第一和第二装置的净效应提供合成磁动力，合成磁动力包括包含奇次和偶次谐波子集的磁动力空间谐波合成组，所述磁动力空间谐波合成组的每个谐波都具有各自幅值，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的幅值相对于所述第一组和第二组磁动力空间谐波的所述不良主谐波的所述幅值至少减小。

19.一种电动机器，其包括：

a)第一相位绕组集合，其适于提供第一磁动力，第一磁动力包括包含奇次和偶次谐波子集的第一组磁动力空间谐波，所述第一组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第一组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；和

b)第二相位绕组集合，其适于提供第二磁动力，第二磁动力包括包含奇次和偶次谐波子集的第二组磁动力空间谐波，所述第二组磁动力空间谐波中的每个谐波都具有各自幅值，其中所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述第二组磁动力空间谐波的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波；

其中所述第一和第二相位绕组的净效应提供合成磁动力，合成磁动力包括包含奇次和偶次谐波子集的磁动力空间谐波合成组，所述磁动力空间谐波合成组的每个谐波都具有各自幅值，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的一个包括工作主谐波且所述磁动力空间谐波合成组的所述奇次或偶次谐波子集中的另一个包括不良主谐波，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的幅值相对于所述第一组和第二组磁动力空间谐波的所述不良主谐波的所述幅值至少减小。

20.如任何前述权利要求所述的电动机器或方法，其中所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波的所述幅值相对于所述第一和第二组磁动力空间谐波的所述不良主谐波的所述幅值至少减小，包括所述磁动力空间谐波合成组的所述不良主谐波和其它不良谐波的幅值相对于所述第一和第二组磁动力空间谐波的所述不良主谐波和其它不良谐波的幅值至少减小。

21.一种基本上参考任何附图和/或如任何附图所示的如前面所述的电动机器。

22.一种基本上参考任何附图和/或如任何附图中所示的如前面所述的在电动机器中至少减少不良磁空间谐波的方法。