CN105659472A - 电机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及包括转子(13)和定子(11)的电机(1)。定子具有第一组齿并且第一组中的每个齿具有第一绕组(21)。定子也具有第二组齿并且第二组中的每个齿具有第二绕组(41)。第一绕组(21)具有第一绕组圈数而第二绕组(41)具有第二绕组圈数。第一绕组圈数和第二绕组圈数彼此不同。电机特别应用于通过曲轴起动内燃发动机。本申请还涉及相关的控制设备(50)和车辆。

Description

电机
技术领域
本发明涉及电机。特别地但非排他地，本发明涉及用作用于机动车辆的推进马达和/或发电机的电机。本发明的多个方面涉及电机、用于电机的定子、电机控制设备及车辆。
背景技术
内燃发动机通常联接至使曲轴旋转的起动器机构以开始燃烧循环并且从而起动发动机。曲轴的以这种方式的旋转被称为曲轴起动发动机。对于用于机动车辆的内燃发动机而言，起动器机构可以采用电动起动器马达的形式，电动起动器马达选择性地接合联接机构以使曲轴旋转。起动器马达在发动机运转时断开以防止损害。
混合电动车辆可以将内燃发动机与牵引电机相结合以产生驱动机动车辆的动力。一种方法是将牵引电机集成到设置于车辆传动系中的壳体中。壳体例如可以为变速器壳体。牵引电机可以与内燃发动机的曲轴同轴地布置。这种布置可以被称为曲轴集成马达发电机(CIMG)。单独的电动起动器马达可以设置用于起动内燃发动机，或者CIMG可以用于起动内燃发动机。现在将参照图1和图2描述这些布置的控制架构。
图1中示出了用于混合电动车辆的已知控制设备100。该控制设备100构造成用于起动内燃发动机的CIMG101和起动器马达103。CIMG101由从高压电池105供给至逆变器107的电流激励，逆变器107将供给的直流电(DC)转换成三(3)相交流电(AC)。单独的低压电池109设置用于对起动器马达103中的电动马达供电。单向DC/DC转换器111设置用于在CIMG101作为交流发电机工作时对低压电池109充电。高压电池通常在低温下工作不良并且在低于-30℃的温度下，其性能可能减小到不能对CIMG101供电的程度。由于低压电池的化学组份，相对于高压电池，低压电池通常可以在更低的温度下工作，这意味着起动器马达103仍可以操作成曲轴起动发动机。
在图2A和图2B中图示了使CIMG101起牵引马达和起动器马达作用的控制设备100的替代布置。DC/DC转换器111设置用于在CIMG101作为交流发电机工作时通过CIMG101对低压电池109充电。然而，在低温下由于高压电池105的性能减小而可能出现问题。在极低的工作温度例如低于负30℃的情况下，高压电池105中可能不存在足够对组合的CIMG101供电的电荷。如果DC/DC逆变器111是单向转换器(如图2A中所示)，则在低温度下曲轴起动内燃发动机是不可能的，因为高压电池105不能对CIMG101供电。为了克服这种限制，必须使用双向DC/DC转换器111(如图2B中所示)以使低压电池109能够对CIMG101供电。
提供起动器马达103来补充牵引电机101的需要是不可取的。然而，已知的设备需要这种布置来实现内燃发动机的起动，甚至在高压电池例如因低的工作温度而不能对CIMG101供电时，也能实现内燃发动机的起动。CIMG101也起起动器马达作用的替代布置需要使用双向DC/DC转换器111。然而，双向DC/DC转换器通常增大了控制设备100的成本和复杂性。
至少在一些实施方式中，本发明试图克服或改善现有技术装置的缺点中的至少一些缺点。
发明内容
本发明的多个方面涉及电机、用于电机的定子、电机控制设备及车辆。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括转子和定子的电机，其中，定子包括：
第一组齿，第一组中的每个齿具有第一绕组；以及
第二组齿，第二组中的每个齿具有第二绕组；
其中，所述第一绕组和所述第二绕组彼此不同。
在实施方式中，第一绕组和第二绕组可以选择性地彼此独立地被激励。
在使用中，第一绕组和第二绕组可以构造成在它们被激励时产生相应的第一磁通和第二磁通。产生的第一磁通和第二磁通可以彼此不同。通过结合不同的绕组，第一绕组和第二绕组可以选择性地被激励以产生电机的不同输出，如不同的操作速度和/或输出扭矩。第一绕组可以构造成产生适于推进车辆的牵引力。第二绕组可以构造成产生适于曲轴启动内燃发动机的曲轴起动力。在使用中，第一绕组和第二绕组可以独立地被激励或一起被激励。
第一绕组可以具有第一绕组圈数而第二绕组可以具有第二绕组圈数。第一绕组和第二绕组可以因第一绕组圈数和第二绕组圈数彼此不同而彼此不同。例如，第一绕组可以具有为七(7)匝的第一绕组圈数而第二绕组可以具有为四十(40)匝的第二绕组圈数。第二绕组例如可以具有与第一绕组的匝数的至少两、三、四或五倍一样多的匝数。
替代性地，或另外地，第一绕组可以由与第二绕组不同的材料形成。第一绕组可以由第一材料缠制而成而第二绕组可以由第二材料缠制而成。第一材料和第二材料可以具有不同的特性，例如不同的磁导率。替代性地，或另外地，第一绕组和第二绕组可以由具有不同厚度的第一线圈和第二线圈缠制而成。替代性地，或另外地，第一绕组和第二绕组可以具有不同的截面。例如，所述第一组和所述第二组中的齿的截面可以彼此不同。
定子可以包括第一弓形部段和第二弓形部段。第一组齿可以分配到所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间。第一弓形部段和第二弓形部段可以以在直径上彼此相对的方式布置。所述第一弓形部段和所述第二弓形部段的每一者中的第一绕组可以彼此相对。
定子中的齿的角距可以等于具有二十七(27)个齿的同等直径的圆形定子的角距。第一弓形部段和第二弓形部段可以各自包括九(9)个齿。在定子的第一侧、在所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间可以设置有第一周向偏移部，而在定子的第二侧、在所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间可以设置有第二周向偏移部。第一周向偏移部和第二周向偏移部可以以在直径上彼此相对的方式布置。
在定子的圆周上从直径上相对的位置移除了等同于四又二分之一(41/2)个齿的部分。为了使第一弓形部段和第二弓形部段以在直径上彼此相对的方式定位而使操作力平衡，弓形部段中的一个弓形部段旋转了等于半个定子齿距的角度(在具有二十七(27)个定子齿的定子构型中为6.65°)，并且设置在部段中的一个部段上的线圈相对于另一部段上的线圈反向。由此，第一周向偏移部和第二周向偏移部以在直径上彼此相对的方式布置。这种定子构型被认为是独立可专利的。
对三相电机而言，第一部段可以以+A+B+C+A+B+C+A+B+C的方式缠绕，而第二部段可以以-A-B-C-A-B-C-A-B-C的方式缠绕。
至少在一些实施方式中，在第一周向偏移部或第二周向偏移部中可以布置第三部段。第三部段可以包括具有相A’、B’、C’的三(3)个齿以及布置在第三部段的每个周向端部处的返回磁通齿。
转子可以包括绕转子的圆周均匀间隔开的十八(18)个磁极。
在替代布置中，定子可以包括C形部段。齿可以从外C形件沿径向向内延伸。第一组齿可以在所述C形部段内分成第一群组与第二群组。第一群组和第二群组在C形部段内可以在直径上彼此相对。
第二组齿可以在所述C形部段内布置在第三群组中。第三群组可以布置在所述第一群组与所述第二群组之间。第三组齿可以布置在下述弓形部段中，所述弓形部段以与形成于所述C形部段中的周向孔口在直径上相对布置的方式布置。
第一群组和第二群组可以各自包括九(9)个齿，而第三群组可以包括六(6)个齿。
C形部段可以包括二十四(24)个齿，所述齿的角距等于具有三十(30)个齿的同等直径的圆形定子的角距。转子可以包括绕转子的圆周均匀间隔开的二十(20)个磁极。
第二绕组圈数可以选择为在第二绕组被激励时产生使内燃发动机的曲轴旋转的曲轴起动力。第一绕组和第二绕组可以由具有不同特性——例如具有不同的直径或由不同的材料形成——的导线形成。
电机可以为永磁体同步马达。替代性地，电机可以为开关磁阻电机。
在实施方式中，第一组齿中的齿的厚度可以与第二组齿中的对应齿的厚度不同。例如，第二组齿中的齿可以在定子的周向平面上比第一组齿中的齿厚，或者第二组齿中的齿可以在平行于转子的旋转轴线的方向上比第一组齿中的齿薄。在该实施方式中，第一绕组和第二绕组可以因第一绕组和第二绕组缠绕的齿的厚度的不同而不同。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制根据前述权利要求中的任一项所述的电机的控制设备，其中，该控制设备包括：
第一逆变器，该第一逆变器用于向所述第一组中的每个齿上的第一绕组供给交流电；以及
第二逆变器，该第二逆变器用于向所述第二组中的每个齿上的第二绕组供给交流电。
第一逆变器可以适于联接至高压电池。第二逆变器可以适于联接至低压电池。
控制设备可以包括布置在第一逆变器与低压电池之间的单向DC/DC转换器。第二逆变器可以直接联接至所述第二绕组，从而绕过DC/DC转换器。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括如本文所述的电机的车辆。该车辆可以包括结合电机使用的内燃发动机。电机可以联接至内燃发动机的曲轴。车辆可以包括如本文所述的控制设备。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于电机的定子，该定子包括：
第一组齿，该第一组齿各自具有第一绕组；以及
第二组齿，该第二组齿各自具有第二绕组；
其中，所述第一绕组和所述第二绕组彼此不同。
第一绕组可以具有第一绕组圈数而第二绕组可以具有第二绕组圈数。第一绕组和第二绕组可以因第一绕组圈数和第二绕组圈数彼此不同而彼此不同。例如，第一绕组可以具有为七(7)匝的第一绕组圈数而第二绕组可以具有为四十(40)匝的第二绕组圈数。第二绕组例如可以具有与第一绕组的匝数的至少两、三、四或五倍一样多的匝数。
替代性地，或另外地，第一绕组可以由与第二绕组不同的材料形成。第一绕组可以由第一材料缠制而成，而第二绕组可以由第二材料缠制而成。第一材料和第二材料可以具有不同的特性，例如不同的磁导率。替代性地，或另外地，第一绕组和第二绕组可以由具有不同厚度的第一线圈和第二线圈缠制而成。替代性地，或另外地，第一绕组和第二绕组可以具有不同的截面。例如，所述第一组中的齿的截面和所述第二组中的齿的截面可以彼此不同。
在本申请的范围内，可以清楚地设想的是前面段落、权利要求和/或下面描述和附图中阐述的各种方面、实施方式、示例和替代方案以及特别是这些各种方面、实施方式、示例和替代方案的各个特征可以单独采用或以任意结合的方式采用。结合一个实施方式描述的特征适用于所有实施方式，但这些特征不相容的情况除外。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
图1是用于操作电机和起动器马达的现有技术控制设备的示意图表示；
图2A和图2B是用于操作电机以起起动器马达的作用的现有技术控制设备的示意图表示；
图3是根据本发明的第一实施方式的安装在限制的封装空间中的电机的示意图表示；
图4是根据第一实施方式的改进的电机的示意图表示；
图5A和图5B是根据本发明的第二实施方式的电机的示意图表示；
图6是用于根据本发明的电机的第一控制设备的示意图表示；
图7是用于根据本发明的电机的第二控制设备的示意图表示；以及
图8是根据本发明的第三实施方式的开关磁阻电机的示意图表示。
具体实施方式
现在将仅通过示例的方式对根据本发明的实施方式的适于混合电动车辆(未示出)的电机1进行描述。电机1特别地以与内燃发动机(未示出)组合的方式应用。
电机1构造成选择性地以曲轴起动的模式和牵引模式操作。当以曲轴起动的模式操作时，产生了足以使内燃机的曲轴旋转的曲轴起动力以开始燃烧循环。当以牵引模式操作时，产生了推进混合电动车辆的牵引力。电机1可以以牵引模式操作以提供单独的推进车辆的牵引力，或电机1可以结合内燃发动机一起操作。
如图3中所示，电机1包括永磁体同步马达(PMSM)10，该PMSM10以三(3)相方式操作。PMSM10包括转子13和固定的定子11。PMSM10安装在由机动车辆部件如变速器壳体的一部分提供的封装件15中。封装件15具有未被PMSM10占据的可用的封装空间A。封装件15的截面U(以阴影区域示出)从定子11的径向外边缘延伸到中央区域插入部中。截面U与部件15的不可用于容置PMSM10的定子或转子的内部容积相对应。截面U例如可以表示紧密接触在PMSM10上的一个或更多个组件或机器如电力输送单元或起动器马达。
PMSM10的定子11为大致圆形并且固定地安装至部件15。定子11呈分段构型并且包括四个部段S1至S4。在本实施方式中，第一部段S1和第二部段S2关于转子13设置在直径上相对的位置处。第一部段S1和第二部段S2各自具有弓形轮廓并且与转子13同轴地布置。第三部段S3定位在第一部段S1与第二部段S2之间。部段S1至S4各自包括彼此面对面接触布置的多个叠片。叠片例如可以由电工钢制成。部段S1至S4例如可以以连续环的形式彼此一体地形成。替代性地，部段S1至S4可以独立地形成然后接合在一起。例如，每个部段S1至S4可以由多个叠片组装成并且然后各个部段S1至S4组装形成定子11。各个部段S1至S4例如可以相对于彼此安装或支承在框架或壳体中。
第一部段S1和第二部段S2各自延伸了120°并且具有从外环部段19沿径向向内突出的九(9)个定子齿17。定子齿17的角距等于具有二十七(27)个齿的同等直径的圆形定子的角距。绕第一部段S1和第二部段S2的定子齿17中的每个定子齿设置有一组第一绕组21以支持三(3)相操作。当电流穿过第一绕组21时产生磁通。在本实施方式中，第一绕组21为包括缠绕在每个定子齿17上的分开的线圈的集中绕组。如这里参照图6描述的，电机1包括用于向第一绕组21供给电流以控制PMSM10的操作的第一控制单元23。
转子13为大致圆形并且与定子11同轴地定位。转子13在定子11内自由地旋转。转子13包括具有围绕转子13的等角距的十八(18)个磁极25。因而，在本实施方式中，转子磁极距为20°。磁极25例如可以由稀土材料制成以提供高密度的磁通。磁极25可以各自由一个或更多个永磁体形成。
根据该实施方式的PMSM10具有等于27/18的定子齿-转子磁极比(尽管实际上定子具有十八(18)个定子齿17)。
第一部段S1和第二部段S2以在直径上彼此相对的方式布置并且相反地缠绕。第一部段S1以+A+B+C+A+B+C+A+B+C的方式缠绕，而第二部段S2以-A-B-C-A-B-C-A-B-C的方式缠绕。在定子11的第一侧、在第一部段S1与第二部段S2之间形成有等同于四又二分之一(41/2)个定子齿17的第一角向偏移部。在定子11的第二侧、在第一部段S1与第二部段S2之间形成有等同于四又二分之一(41/2)个定子齿17的第二角向偏移部。为了平衡操作载荷并且实现全部操作性能，部段S1、S2中的一者然后旋转了等于定子磁极距一半(本构型中为6.665°)的角度。在本实施方式中，这样的进一步旋转减小了第一角向偏移部。由此，第一部段S1和第二部段S2相对于彼此偏移60°。设置在部段S1、S2中的一者上的绕组相对于所述部段S1、S2中的另一者上的线圈反向。
第一控制单元23包括用于向第一部段S1和第二部段S2的定子齿17上的第一绕组21按序供给电流的第一电子控制器(未示出)。供给顺序与具有圆形定子的常规三(3)相PMSM相同。第一绕组21经由第一逆变器51电联接至高压(HV)电池31。
如图3中所示，第三部段S3和第四部段S4设置在第一部段S1与第二部段S2之间。具体地，第三部段S3设置在所述第一角向偏移部中，而第四部段S4设置在所述第二角向偏移部中。第三部段S3和第四部段S4在本实施方式中各自延伸了60°以完成定子11的360°的几何形状。第三部段S3和第四部段S4可以起平衡定子相的反电动势(EMF)的装置的作用。第三部段S3和第四部段S4由彼此面对面接触布置的多个叠片形成。叠片例如可以由电工钢制成。
第三部段S3包括三个(3)沿径向向内延伸的曲轴起动齿39和一对径向屏蔽件40。第三部段S3用作曲轴起动部段以辅助联接至PMSM10的内燃发动机的起动。径向屏蔽件40布置在第三部段S3的周向端部处并且各自具有等于定子齿17的宽度的一半的宽度。第四部段S4采用周向屏蔽件33的形式以禁止磁通从磁极25传输到封装件15中。
在第三部段S3的三个曲轴起动齿39的每一者上设置有一组第二绕组41。每个曲轴起动齿39上的第二绕组41具有与设置在第一部段S1和第二部段S2的定子齿17上的第一绕组21不同的匝数。第二控制单元43设置用于向第二绕组41供给电流。第二绕组41可以由交流电源激励/供电到交流电源中，在本实施方式中，交流电源为低压(LV)电池45。第二绕组41经由第二逆变器55电联接至低压(LV)电池45。第二控制单元43包括用于向第二绕组41供给第二三(3)相电流以产生使转子13驱动地旋转的磁通的第二电子控制器(未示出)。
供给至第一绕组21和第二绕组41的电流可以通过相应的第一控制单元23和第二控制单元43独立地控制。因此，第一绕组21和第二绕组41可以选择性地彼此独立地被激励。第一控制单元23和第二控制单元43可以选择性地激励第一绕组21或第二绕组4，或者同时激励第一绕组21和第二绕组41。在替代布置中，当以所述曲轴起动模式操作时，第一控制单元23和第二控制单元43可以构造成仅激励第二绕组41。第二绕组41可以被选择性地激励以产生对由第一绕组21产生的磁通进行补充的磁通。由此，PMSM10传送的总扭矩可以通过激励第二绕组41而增大。当以曲轴起动操作模式操作时，第一绕组21和第二绕组41被激励以曲轴起动内燃发动机。在牵引操作模式期间，通常仅激励第一绕组21。应当理解的是第一绕组21和第二绕组41在牵引模式中可以选择性地被激励例如以提供推进功能。
图4中图示了PMSM10的改进布置。在该布置中，第三部段S3和第四部段S4均采用周向屏蔽件的形式以禁止磁通从磁极25传输到封装件15中。第一部段S1和第二部段S2的对准与上面描述布置的相同。此外，第三部段S3和第四部段S4可以与第一部段S1和第二部段S2一体地形成(例如，形成连续环)，或每个部段S1至S4可以单独地形成并且然后安装至相邻部段以形成组装的定子11。
应当理解的是第一绕组21和/或第二绕组41可以选择性地联接至电力负载并且起交流发电机的作用。
现在将参照图5A和图5B描述根据第二实施方式的PMSM10。相同的附图标记用于相同的部件。该实施方式在更着重于提供对内燃发动机的起动辅助方面有特别应用。
根据第二实施方式的PMSM10包括定子11，定子11由带有二十四(24)个齿17的C形部段C构成。如此处所描述的，齿17布置成三个群组G1、G2、G3。C形部段C由彼此面对面接触布置的多个叠片组成。齿17从外环部段19沿径向向内突出。齿17和外环部段19由所述叠片一体地形成。定子齿17的角距等于具有三十(30)个齿的同等直径的圆形定子的角距。如图5A和图5B中所示，C形部段C延伸了288°从而留有延伸了72°的孔口(等同于六(6)个齿17)。可以可选地提供周向屏蔽件(未示出)以封闭所述孔口。
在C形部段C内的布置于第一群组G1和第二群组G2内的每个齿上设置有一组第一绕组21，布置于第一群组G1内的齿和布置于第二群组G2内的齿为直径上相对的齿17。第一群组G1和第二群组G2各自由九(9)个齿17构成并且等同于第一实施方式的第一部段S1和第二部段S2。在齿17的布置在第一群组G1与第二群组G2之间并且与孔口直径上相对的第三群组G3中的每个齿上设置有一组第二绕组41。第三群组G3由六(6)个齿17构成并且等同于第一实施方式的第三部段S3。第一绕组21具有与第二绕组41不同的匝数。第一绕组21和第二绕组41由相应的第一控制单元23和第二控制单元43激励。
第三群组中的齿可以具有与第一群组和第二群组中的齿不同的几何形状，例如第三群组中的齿可以在定子的周向平面中比第一群组和第二群组中的齿厚，或者第三群组中的齿可以在平行于转子的旋转轴线的方向上更薄。第三群组中的齿的几何形状可以选择为减小所需导线的数量，同时提供足以起动内燃发动机的曲轴起动力。
转子13为大致圆形并且与定子11同轴地定位。转子13包括具有绕转子13的等角距的二十(20)个磁极25。因此，转子磁极距为18°。磁极25例如可以由稀土材料制成以提供高密度的磁通。磁极25可以各自由一个或更多个永磁体形成。
根据第二实施方式的PMSM10具有等于30/20的定子齿-转子磁极比(尽管如此处描述的，定子包括具有二十四(24)个定子齿17的间断的C形部段)。
现在将描述根据第二实施方式的PMSM10的操作。图5A中图示了PMSM10的曲轴起动操作模式，其中，激励的绕组21、41以阴影示出。在该曲轴起动操作模式中，第一控制单元23和第二控制单元43激励第一绕组21和第二绕组41。因此，设置在第一群组G1、第二群组G2和第三群组G3中的每一者中的齿17上的第一绕组21和第二绕组41产生磁通。PMSM10传送足够使内燃发动机的曲轴旋转的输出扭矩，从而使得能够开始燃烧循环并且起动发动机。当已经起动内燃发动机时，PMSM10可以转换成牵引操作模式，在牵引操作模式中，第二控制单元43使第二绕组41断电以使得仅激励第一绕组21。因此，仅通过设置在第一群组G1和第二群组G2中的齿17上的第二绕组41产生磁通。图5B中图示了牵引操作模式，其中，曲轴起动部段37的断电的绕组21以非阴影示出。当PMSM10处于所述牵引操作模式时，作用在转子11上的横向力通过第一部段S1和第二部段S2进行平衡。
如此处描述的，第一电子控制单元23和第二电子控制单元43设置用于控制至第一绕组21和第二绕组41的电流供给。至少根据本发明的一些方面，PMSM10使得新型控制设备50能够实施，如图6中所示。控制设备50包括第一逆变器51和第二逆变器55，第一逆变器51联接至高压电池53(例如265Vdc)以激励第一绕组21和第二绕组41，第二逆变器55联接至低压电池45(例如265Vdc)以对曲轴起动部段37供电。第一逆变器51与低压电池45之间设置有单向DC/DC转换器，以实现低压电池45的充电。第一逆变器51和第二逆变器55以及DC/DC转换器57可以集成到电源单元中。第一电子控制器23和第二电子控制器43分别控制第一逆变器51和第二逆变器55的操作。
图7中图示了控制设备50的替代布置。根据该布置的控制设备50包括布置在低压电池45与第一逆变器、第二逆变器55之间的双向DC/DC转换器57。
可以在定子齿17和/或曲轴起动齿39上提供分布式绕组而非提供集中绕组21、41。此外，第一部段S1和第二部段S2的角度范围和/或角向偏移部可以在替代实施方式中变化。
应当理解的是定子11可以包括布置成使施加于转子13的力平衡的两个以上的部段S。部段S可以在定子11内布置在直径上相对的位置中。
图8中示出了根据本发明的第三实施方式的开关磁阻(SR)电机110。相同的附图标记将用于相同的部件，然而为改善清楚性在附图标记上加上100。
SR电机110包括定子111和转子113。定子111由带有十八(18)个定子齿117的C形部段C’构成。如此处描述的，定子齿117布置成三个群组G1’、G2’、G3’，每个群组包括六(6)个齿117。C形部段C’由彼此面对面接触布置的多个叠片组成。
定子齿117从外环部段119沿径向向内突出。定子齿117和外环部段119由所述叠片一体地形成。定子齿117的角距等于具有二十四(24)个齿的同等直径的圆形定子的角距。C形部段C延伸了270°从而留有延伸了90°的孔口(等同于六(6)个定子齿117)。可以可选地提供周向屏蔽件(未示出)以封闭所述孔口。
在C形部段C内的布置于第一群组G1和第二群组G2内的每个定子齿117上设置有一组第一绕组121，布置于第一群组G1’内的定子齿和布置于第二群组G2’内的齿为直径上相对的齿117。第一群组G1’和第二群组G2’各自由六(6)个定子齿117构成并且等同于与此处描述的第二实施方式的第一部段S1和第二部段S2。在定子齿117的布置在第一群组G1’与第二群组G2’之间并且与孔口直径上相对的第三群组G3’中的每个齿上设置有一组第二绕组141。第三群组G3’也由六(6)个定子齿117构成并且等同于第二实施方式的第三部段S3。第一绕组121具有与第二绕组141不同的匝数。第一绕组121和第二绕组141由相应的第一控制单元123和第二控制单元143激励。转子113与定子111同轴地定位并且包括十六(16)个转子齿159。
在本实施方式中，三个群组G1’、G2’、G3’由多个C形叠片彼此一体地形成。在替代布置中，群组G1’、G2’、G3’可以各自形成为独立的部段(例如，每个部段包括多个弓形叠片)，然后组装形成定子111。独立的部段例如可以相对于彼此安装或支承在框架或壳体中。
此处描述的定子可以用于不同类型的电机。例如，定子可以在开关磁阻电机、轴向磁通电机、径向磁通电机等中实施。
根据本发明的实施方式的电机可以具有任何合适数量的定子部段如1、2、3、4、5或更多个定子部段。
应当理解的是此处描述的第一单元23和第二单元43可以组合成单个控制器。该控制器例如可以包括针对第一绕组21和第二绕组41的独立的输出。
在本说明书的整个说明和权利要求中，词“包括”和“包含”及其变型——例如“包括有”和包含有——是指“包括但不限于”，并非旨在(并且不会)排除其他部分、添补物、组分、整体或步骤。
在本说明书的整个说明和权利要求中，除非文中另有要求，否则单数涵盖复数。特别地，在使用不定冠词之处，除非文中另有要求，否则说明书被理解为包括复数和单数。
结合本发明的特定方面、实施方式或示例而描述的特征、数量、特性应当理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方式或示例，但与其不相容的情况除外。
在下面编号的段落中描述了本发明的其他方面：
1.一种电机，包括转子和定子，其中，定子包括：
第一组齿，第一组中的每个齿具有第一绕组；以及
第二组齿，第二组中的每个齿具有第二绕组；
其中，所述第一绕组和所述第二绕组彼此不同。
2.根据段落1所述的电机，其中，所述第一绕组具有第一绕组圈数而所述第二绕组具有第二绕组圈数，所述第一绕组圈数和所述第二绕组圈数彼此不同。
3.根据段落1所述的电机，其中，所述定子包括第一弓形部段和第二弓形部段，在所述第一弓形部段和所述第二弓形部段中设置有第一组齿。
4.根据段落3所述的电机，其中，所述第一弓形部段和所述第二弓形部段以在直径上彼此相对的方式布置。
5.根据段落4所述的电机，其中，所述第一弓形部段和所述第二弓形部段中的每一者中的第一绕组彼此相对。
6.根据段落3所述的电机，其中，所述第一弓形部段和所述第二弓形部段各自包括九个(9)齿，所述齿的角距等于具有二十七(27)个齿的同等直径的圆形定子的角距。
7.根据段落6所述的电机，其中，在所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间设置有整体上等同于四又二分之一个齿的第一周向偏移部，并且在所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间设置有等同于四又二分之一个齿的第二周向偏移部，并且第一弓形部段和第二弓形部段中的一者角位置旋转了等于起动磁极距的一半的角度以使操作载荷平衡。
8.根据段落7所述的电机，其中，所述转子包括绕所述转子的圆周均匀间隔开的十八(18)个磁极。
9.根据段落1所述的电机，其中，所述定子包括C形部段，并且第一组齿布置在所述C形部段内的第一群组和第二群组中，第一群组和第二群组在直径上彼此相对。
10.根据段落9所述的电机，其中，所述第二组齿布置在所述C形部段内的第三群组中，所述第三群组布置在所述第一群组与所述第二群组之间。
11.根据段落10所述的电机，其中，所述第一群组和所述第二群组各自包括九(9)个齿，而所述第三群组包括六(6)个齿。
12.根据段落11所述的电机，其中，所述转子包括绕所述转子的圆周均匀间隔开的二十(20)个磁极。
13.根据段落1所述的电机，其中，所述第二绕组圈数选择为在所述第二绕组被激励时产生使内燃发动机的曲轴旋转的曲轴起动力。
14.根据段落1所述的电机，其中，该电机为永磁体同步马达。
15.一种控制设备，该控制设备用于控制根据前述段落中的任一段落所述的电机，其中，该控制设备包括：
第一逆变器，该第一逆变器用于向所述第一组中的每个齿上的第一绕组供给交流电；以及
第二逆变器，该第二逆变器用于向所述第二组中的每个齿上的第二绕组供给交流电。
16.根据段落15所述的控制设备，其中，所述第一逆变器适于联接至高压电池，而所述第二逆变器适于联接至低压电池。
17.根据段落16所述的控制设备，包括布置在第一逆变器与低压电池之间的单向DC/DC转换器。
18.一种包括根据段落1所述的电机的车辆。
19.根据段落18所述的车辆，其中，电机联接至内燃发动机的曲轴。
20.根据段落18所述的车辆，包括根据段落15所述的控制设备。
21.一种用于电机的定子，该定子包括：
第一组齿，所述第一组齿各自具有第一绕组；以及
第二组齿，所述第二组齿各自具有第二绕组；
其中，所述第一绕组和所述第二绕组彼此不同。
22.根据权利要求21所述的电机，其中，所述第一绕组具有第一绕组圈数而所述第二绕组具有第二绕组圈数，第一绕组圈数和第二绕组圈数彼此不同。

Claims (26)

1.一种电机，包括转子和定子，其中，所述定子包括：
第一组齿，所述第一组齿中的每个齿具有第一绕组；以及
第二组齿，所述第二组齿中的每个齿具有第二绕组，
其中，所述第一绕组和所述第二绕组彼此不同并且所述第一绕组和所述第二绕组能够选择性地以彼此独立的方式被激励。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一绕组具有第一绕组圈数且所述第二绕组具有第二绕组圈数，所述第一绕组圈数和所述第二绕组圈数彼此不同。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其中，所述定子包括第一弓形部段和第二弓形部段，所述第一组齿设置在所述第一弓形部段和所述第二弓形部段中。
4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述第一弓形部段和所述第二弓形部段以在直径上彼此相对的方式布置。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述第一弓形部段和所述第二弓形部段中的每一者中的所述第一绕组彼此相对。
6.根据权利要求3、4或5中的任一项所述的电机，其中，所述第一弓形部段和所述第二弓形部段各自包括九(9)个齿，所述九(9)个齿的角距等于具有二十七(27)个齿的同等直径的圆形定子的角距。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，在所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间设置有整体上等同于四又二分之一个齿的第一周向偏移部，并且在所述第一弓形部段与所述第二弓形部段之间设置有等同于四又二分之一个齿的第二周向偏移部，并且所述第一弓形部段和所述第二弓形部段中的一者的角位置旋转了等于起动磁极距的一半的角度以使操作载荷平衡。
8.根据权利要求7所述的电机，其中，所述转子包括绕所述转子的圆周均匀间隔开的十八(18)个磁极。
9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述定子包括C形部段，并且所述第一组齿布置在所述C形部段内的第一群组和第二群组中，所述第一群组和所述第二群组在直径上彼此相对。
10.根据权利要求9所述的电机，其中，所述第二组齿布置在所述C形部段内的第三群组中，所述第三群组布置在所述第一群组与所述第二群组之间。
11.根据权利要求10所述的电机，其中，所述第一群组和所述第二群组各自包括九(9)个齿，且所述第三群组包括六(6)个齿。
12.根据权利要求11所述的电机，其中，所述转子包括绕所述转子的圆周均匀间隔开的二十(20)个磁极。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其中，所述第二绕组圈数选择成在所述第二绕组被激励时产生曲轴起动力以使内燃发动机的曲轴旋转。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其中，所述电机为永磁体同步马达。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其中，所述第一组齿中的齿的厚度与所述第二组齿中的齿的对应厚度不同。
16.一种控制设备，所述控制设备用于控制根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其中，所述控制设备包括：
第一逆变器，所述第一逆变器用于向所述第一组齿中的每个齿上的所述第一绕组供给交流电；以及
第二逆变器，所述第二逆变器用于向所述第二组齿中的每个齿上的所述第二绕组供给交流电。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其中，所述第一逆变器适于联接至高压电池，且所述第二逆变器适于联接至低压电池。
18.根据权利要求17所述的控制设备，包括布置在所述第一逆变器与所述低压电池之间的单向DC/DC转换器。
19.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1至15中的任一项所述的电机。
20.根据权利要求19所述的车辆，其中，所述电机联接至内燃发动机的曲轴。
21.根据权利要求19或20所述的车辆，包括根据权利要求16、17或18中的任一项所述的控制设备。
22.一种用于电机的定子，所述定子包括：
第一组齿，所述第一组齿各自具有第一绕组；以及
第二组齿，所述第二组齿各自具有第二绕组，
其中，所述第一绕组和所述第二绕组彼此不同并且所述第一绕组和所述第二绕组能够选择性地以彼此独立的方式被激励。
23.根据权利要求22所述的定子，其中，所述第一绕组具有第一绕组圈数且所述第二绕组具有第二绕组圈数，所述第一绕组圈数和所述第二绕组圈数彼此不同。
24.一种基本上如本文中参照附图描述的电机。
25.一种基本上如本文中参照附图描述的控制设备。
26.一种基本上如本文中参照附图描述的车辆。
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