CN108696003A - 用于电动马达/发电机的优化的定子齿 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于电动马达/发电机的优化的定子齿。一种电动马达/发电机包括包围转子芯的定子芯，转子芯和定子芯分别由堆叠的环形层压片形成。定子芯层压片被构造为减小振动，并且每个定子芯层压片具有从环形的定子磁轭/背铁的根据径向向内延伸到磁通帽部的齿。每个齿被形成为具有间隔开一定间距的相对的横向边缘，所述间距在根部到磁通帽部之间变化，以建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振。相对的横向边缘均可被构造为具有线性的边缘轮廓或非线性的弯曲的边缘轮廓，并具有在根部和磁通帽部之间变化或减小的横向边缘间距和可变的齿刚度。

Description

用于电动马达/发电机的优化的定子齿

技术领域

本发明涉及用于被构造为马达和发电机的电机的定子设计。

背景技术

在具有一个或更多个电机或电动牵引马达/发电机(M/G)的混合动力电动车辆(HEV)中，一直在努力降低可能与各种运转模式相关联的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)。在运转期间，M/G会产生噪声和振动，噪声和振动可传递到HEV的车身和车架，使HEV乘员感觉到声振粗糙度。已经试图降低M/G的这种声振粗糙度和潜在的噪声和振动，包括努力通过结构阻尼以及对M/G转子和定子部件(诸如，磁体、励磁线圈绕组和定子/转子齿)的多种调整来减轻扭矩波动和相关的谐波，这改变了这种噪声和振动的多个方面。

在无刷多相马达-发电机的设计中已知的实践是包括具有用线圈绕组激励的定子齿的定子。定子通常限定内部圆筒形开口，该开口容纳多齿式转子，多齿式转子包括布置在其外周以形成齿的永磁体。随着在以多相正弦电压激励被缠绕在定子齿上的定子线圈时产生磁通图案，定子和转子齿跨越小的圆筒形空气间隙相互作用。这种多相M/G的输出扭矩包括均匀的/基波扭矩分量和变化的/谐波扭矩分量。基波分量建立M/G的主扭矩输出。由于从空气间隙、定子和转子的磁响应产生的谐波磁通分布，因此谐波和变化的扭矩分量在扭矩输出中产生扭矩振荡和振动。电机的总扭矩输出是均匀的分量和变化的分量的组合，并包括称为扭矩波动的现象。扭矩波动在HEV传动系中引起速度振荡，其由于HEV的车身和车架中产生共振而引起振动和噪声。扭矩波动以多种频率发生，但在低车速下特别显著，这是因为较低的频率振动和噪声更难抑制。

传统的定子齿形状从根部到边缘的宽度是恒定的，并具有大体上为矩形的形状。一些人已经试图通过结合不同宽度的这种齿、修改齿的空气间隙面以具有不规则的起伏表面、改变在齿之间限定的槽的尺寸来改善电磁性能并降低NVH。这样的尝试旨在获得优化的反电动势(back-EMF)形状以及其它电磁特性，这降低了扭矩波动。尽管做出了这些努力，但M/G噪声和振动仍然存在并且仍然需要进一步降低所产生的剩余的声振粗糙度。

发明内容

本公开实现了改进定子机械性能和效率以及改进M/G的NVH的新能力，本公开旨在对M/G的传统的定子齿进行变型以具有改善的可变的横截面，该可变的横截面被调整以提高定子齿的机械刚度。已经发现可变的横截面提高刚度，还创造减轻重量的设计机会，实现新的定子线圈绕组布置，并通过实现刚度设计而提供改进的机械性能，使低频共振变成更高、更难察觉且更容易被抑制的频率。

此外，新的定子构造可以为反电动势、场衰弱和用于定子磁轭冷却的绕组封装的改进以及其它可能的改进提供额外的机会。更具体地，改进的定子构造实现了用于改进M/G定子的齿的结构拓扑和形状优化以降低和/或调节NVH特性的机会。

本公开旨在一种电动马达/发电机(M/G)，其包括容纳在环形的定子芯内的转子芯，环形的定子芯由多个堆叠的环形的定子磁轭叠片和/或层压片形成并包括所述多个堆叠的环形的定子磁轭叠片和/或层压片。定子堆中的每个叠片由薄的平面片材形成并包括多个齿，所述多个齿从环形的磁轭的根部向内径向地延伸到磁通帽部并朝向环形的定子磁轭叠片的中心。每个齿在其之间限定有间隙槽。每个齿和每个槽关于从定子芯旋转轴线垂直延伸的径向节距轴线对齐。每个齿形成有间隔开一定间距的相对的横向边缘。所述间距沿着节距轴线在所述根部和所述磁通帽部之间变化，这建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振。每个齿还被形成为具有关于径向节距轴线对称或非对称的相对的横向边缘。

本公开还考虑齿的变型，其中，每个相对的横向边缘可被构造为具有非线性的弯曲的边缘轮廓。另外，这些变型还可具有被构造为在根部和磁通帽部之间减小的横向边缘间距和可变的齿刚度，使得根部处的间距大于磁通帽部处的间距。在不同的布置中，本公开包括被构造为非平行的相对的横向边缘，每个横向边缘均具有线性的边缘轮廓，以形成在根部和磁通帽部之间减小的横向边缘间距和可变的齿刚度。

这里同样地，磁通帽部处的间距小于根部处的间距。在对本公开的布置的进一步的变型中，每个齿还可具有与至少一个相邻的齿不同的边缘轮廓。在这个变型中，相邻的或邻近的齿可被构造为各自具有不同的可变的齿刚度和不同的预定的机械共振。相邻齿的各自的不同的边缘轮廓建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。其它变型包括也各自具有边缘轮廓的多个齿中的每个齿，每个齿的各自的边缘轮廓可在两个或更多个不同的边缘轮廓之间从齿到齿交替。考虑的多个齿还可包括齿的两个或更多个子组，其中，每个子组被构造为使得子组中的每个齿各自具有边缘轮廓，该边缘轮廓在两个或更多个不同的边缘轮廓之间从一个子组到下一个子组交替变化。

根据本公开，提供一种电动马达/发电机，所述电动马达/发电机包括：转子芯，容纳在环形的定子芯内；多个堆叠的定子层压片，形成环形的定子芯，每个层压片包括从背铁径向向内延伸到磁通帽部的空气间隙表面的多个齿，所述多个齿在齿之间限定间隙槽；每个齿具有间隔开一定间距的横向边缘，所述间距从背铁到磁通帽部变化，并建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括关于径向节距轴线对称的所述相对的横向边缘。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括关于径向节距轴线非对称的所述相对的横向边缘。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括均被构造为具有非线性的弯曲的边缘轮廓的所述相对的横向边缘，以具有在背铁和磁通帽部之间减小的间距和可变的齿刚度。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括均被构造为具有线性的边缘轮廓的所述相对的横向边缘，以具有在背铁和磁通帽部之间减小的间距和可变的齿刚度。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括：每个齿具有与至少一个相邻的齿不同的边缘轮廓，并且所述每个齿被构造为具有与所述至少一个相邻的齿不同的可变的齿刚度和预定的机械共振，所述边缘轮廓建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括：所述多个齿中的每个齿具有在两个或更多个不同的边缘轮廓之间从齿到齿交替的相应的边缘轮廓。

根据本公开的一个实施例，电动马达/发电机还包括：所述多个齿包括齿的两个或更多个子组，其中，每个子组被构造为使得子组中的每个齿具有相应的边缘轮廓，所述相应的边缘轮廓在两个或更多个不同的边缘轮廓之间从一个子组到下一个子组交替。

本公开还旨在控制M/G的振动、噪声和声振粗糙度的方法。其中一个方法包括形成环形的定子磁轭叠片以包括多个齿，所述多个齿中的每个齿从环形的磁轭的根部向内径向地延伸到磁通帽部的空气间隙表面。如较早描述的构造，所述方法还包括通过将每个齿形成为具有间隔开一定间距的相对的横向边缘来建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振，其中，所述间距在根部和磁通帽部之间变化。在所述方法的可替代布置中包括：将所述相对的横向边缘布置成具有非线性弯曲的边缘轮廓，以具有在根部和磁通帽部之间减小的横向边缘间距和可变的齿刚度。

额外的方法变型包括将所述相对的横向边缘布置成具有线性轮廓，以具有在根部和磁通帽部之间减小的横向边缘间距和可变的齿刚度。本公开还考虑包括以下步骤的控制振动的方法：将每个齿布置成具有与至少一个相邻的齿不同的边缘轮廓，并且每个齿被构造为具有与所述至少一个相邻的齿不同的可变的齿刚度和预定的机械共振。所述方法还可包括利用各自的边缘轮廓建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。

HEV的实施方式和构造以及所描述的部件和系统的这个发明内容以简化的且技术上较少详细布置的方式引入示例性实施方式、构造和布置的选择，这在下文的详细描述并结合附图说明、附图和权利要求书将进一步更详细地描述。

这个发明内容并不意在确定要求保护的技术的关键特征或必要特征，也不意在用作辅助确定要求保护的主题的范围。在此讨论的特征、功能、能力和优点可以在各个示例性实施方式中独立地获得，或者如本文其它地方进一步描述的，可以与其它示例性实施方式组合，这也可以在参照下面的描述和附图时被相关技术领域中的技术人员或知识型人员理解。

附图说明

通过在考虑下面的附图时参考详细的描述和权利要求书，可以获得对本公开的示例性实施方式更完整的理解，其中，在整个附图中类似的附图标号指示类似的或相同的元件。在不限制本公开的广度、范围、规模或适用性的情况下，提供附图和附图上的注释以便于理解本公开。附图不一定按比例绘制，并且出于说明特征的目的可夸大描绘各种特征的轮廓、形式和/或构造，这样的特征可能在根据本公开的应用中远没有被夸大。

图1是包括叠片堆并具有径向向内延伸的齿的定子的等轴测视图，其中，径向向内延伸的齿限定间隙槽，该间隙槽接纳穿过所述间隙槽并围绕所述齿的电励磁线圈绕组；

图2是出于说明目的而移除电绕组的图1的定子的等轴测视图；

图3是具有恒定宽度的齿的现有技术中的定子的单个叠片的平面图；

图4是图3的现有技术中的定子的两个恒定宽度的齿的放大平面图；

图5示出了根据本公开的改进的定子的单个叠片的平面图，其中该定子包括可变宽度的齿；

图6描绘了图5的改进的定子的两个齿的放大平面图；

图7示出了根据本公开的包括可变宽度的齿的不同布置的另一改进的定子的单个叠片的平面图；

图8描绘了图7的定子的两个齿的放大平面图；

图9表示本公开的变型的改进的定子的两个齿的放大平面图；

图10示出了根据本公开的改进的定子的两个齿的另一变型的放大平面图；

图11包括本公开的改进的定子的两个齿的不同布置的放大平面图；

图12示出了根据本公开的描绘了改进的定子的两个齿的另一变型的放大平面图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采用各种可替代的形式实现。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。

在传统的现有技术中的M/G定子(诸如，本文以上描述的那些)中，定子齿形状是矩形的并且可包括被设计用于影响励磁通量以试图减小扭矩波动的各种矩形形状。本公开包括具有通常用于电动车辆和混合动力电动车辆(HEV)的类型的电动马达/发电机(M/G)。改进的M/G通过在不影响扭矩性能和M/G重量的情况下结合修改的且具有结构上更加优化的拓扑结构或形状的定子齿，来获得提高的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能。

本公开包括定子齿的优化形状的示例，已经发现用它来降低整体定子振动，特别是在齿电磁力的频率接近齿共振频率的马达转速下。进而，降低噪声和声振粗糙度是显然的。虽然已经试图因齿切向力(扭矩波动)和径向力而降低NVH，但仍存在改进结构构造以进一步改进NVH特性的机会。新的定子构造包括设计可变的、调节的、调谐的和增加刚度的定子齿。这个方案将显著的一阶共振、振动的M/G定子齿的固有频率改变为远离典型的运转M/G的励磁频率并远离容易被HEV乘员察觉的频率范围，并改变成较高的频率，该较高的频率不接近励磁运转频率并且不易被乘员察觉且更容易通过典型的HEV构造的车架和车身的常用和典型的构造(其通常自然地吸收和衰减这样的较高的频率，并且在其它情况下也不易在这样的较高的频率下产生共振)而被阻尼和衰减。

现参照各个附图，特别是图1，本公开描述了包括转子芯(未示出)的电动马达/发电机(M/G)(未示出)，该转子芯被可旋转地容纳在环形的定子芯100内并与环形的定子芯100分开相对较小的空气间隙。图1的环形的定子芯被描绘为具有励磁线圈绕组105，励磁线圈绕组105以线圈组的形式围绕多个定子齿110缠绕以建立磁极。多个齿限定多个间隙槽115，线圈105通过所述多个间隙槽115围绕齿110缠绕。图2描绘了移除励磁线圈绕组105的图1的定子芯。环形的定子芯100由多个堆叠的环形的定子磁轭叠片120形成并包括多个堆叠的环形的定子磁轭叠片120。虽然图1和图2中示出了具有大约二十七个叠片，但是用于HEV的M/G可堆叠大约100至大约500个叠片之间的叠片，有时大约为300个层压片和/或叠片120，以形成示例性堆叠的定子芯100。当这样组装时，根据应用和性能需求，与HEV可兼容的定子芯100可具有在大约40毫米(mm)和大约150mm之间的范围内的堆叠长度或者具有更大或者更小的堆叠长度。

多个叠片中的每个叠片120由薄的平面的铁质材料(其通常选自多种电工钢中的一种)的片材形成。电工钢通常被制造成薄片线圈，其通常具有2毫米或更小的厚度，这使得堆叠的多个叠片120的横截面面积最小化，以减少磁通量循环期间的涡流/磁滞功率损失和加热。本公开所考虑的叠片和/或层压片120的厚度可以在大约0.2mm至大约0.35mm的范围内，并且可以在大约0.25mm至大约0.27mm的范围内等。

各种类型的铁质材料被用于转子芯和定子芯100，例如包括通常被本技术领域中的工人称作电工钢、层压钢和/或硅钢等其它名字的那些铁质材料。出于本公开的目的，这种电工钢通常被配制成具有设计用于电动M/G的性能。根据优选的M/G性能要求，用于M/G的电工钢通常被设计成具有对磁通的高磁导率和特定的电磁性能。

现在还参照图3和图4，示出了用于定子叠片SL的现有技术构造，其包括径向对齐的齿T，齿T限定了固定区域的槽S，槽S被设计为保持线圈绕组并满足运转期间的期望的反电动势(电动势)波形。每个齿T从关于定子背铁(back-iron)B的根部R向内径向延伸到具有空气间隙表面A的磁通帽部(flux-cap)F。每个现有技术的定子齿T形成有具有恒定宽度W的平行边缘，这导致每个齿T具有恒定的刚度、弯曲力矩和机械共振。

继续关注前面的附图，并且现在还参考图5和图6，图5中描绘了根据本公开的出于说明目的而未按比例绘制且夸大一些特征的平面图。图5中示出了被堆叠形成定子芯100的新的单个环形的定子磁轭叠片和/或层压片125。图6中示出了放大视图(也未按比例)，以示出图5的叠片或层压片125的多个齿135中的两个齿130。图5和图6中的改进的层压片和/或叠片125包括多个齿135，所述多个齿135从环形的磁轭和/或背铁145的根部140径向向内朝向叠片125的中心延伸至具有空气间隙表面155的磁通帽部150。多个齿135在相邻两个齿130之间限定间隙槽160，其形成多个这样的槽165。如这里出于说明和示例的目的所示，叠片和/或层压片125包括所述多个齿135中的48个齿130。虽然可以考虑各种布置，但48个齿的构造可以用于4或6或8或10或12极励磁线圈布置，并且通常用于8极布置。

每个齿130和每个槽160关于各自的径向节距轴线170对齐，所述径向节距轴线170从定子芯旋转轴线175(图5，垂直地延伸出附图的平面)垂直地向外延伸。多个齿中的每个齿130形成有不平行的且对称地间隔开可变间距190的相对的横向边缘180、185。在每个齿在根部140和磁通帽部150之间延伸并从根部140向内延伸到磁通帽部150时，间距190沿着每个齿的径向节距轴线170改变并建立可变的宽度。在另一示例中，继续参考图5和图6，出于说明目的，图5和图6可能被夸大以描绘相对的可能的尺寸，可变的间距190从根部140到磁通帽部150可以减小或增大，并且可以减小、增大并再次减小，或者可以增大、减少并再次增大。在大多数应用中，针对每个齿130的沿着节距轴线170的可变间距190的最小值由定子芯100中的最大电流期间的磁通饱和要求确定，这对于马达-发电机技术领域的技术人员应该是已知的。

在一个说明性构造中，每个齿130的可变间距190在靠近根部140和背铁145处可以在大约5mm和大约20mm之间的范围内并且可以大约为10mm，在靠近磁通帽部150处可以在大约2mm和大约10mm之间的范围内并且可以大约为3.5mm。在这些示例性构造中，每个齿130可以具有相对的横向边缘180、185，以具有相应的对称的线性的边缘轮廓187，并在横向边缘180、185之间或者在每个边缘和节距轴线170之间具有倾斜角195，该倾斜角195可以在大约1度和大约45度之间，并且大约为20度等，出于说明的目的而非限制，该倾斜角195可以被确定为建立预定的刚度和/或机械共振以及其它考虑。

在进一步的变型中，每个齿130还可包括固定的根部半径200，该固定的根部半径200也可以是可变的并且沿着其边缘变化，并且可以结合固定的根部半径200以进一步调整每个齿130的可变的刚度和共振。在一个固定的半径示例中，根部半径可以在大约1毫米和25毫米之间，或更多或更少，并且可以为大约3毫米左右。在这些构造中，间隙槽160的区域被设计为尽可能接近于现有的构造，使得与现有技术中的芯相当的反电动势波形和槽填充因子得以保留，这利用新的改进的定子芯100确保了M/G的几乎相同的扭矩输出性能。从图5和图6以及本公开中的其它图可以理解，齿130基本上具有梯形的平面形状，这虽然在拓扑结构、形状和性能方面与现有的构造非常不同，但仍然可以被设计为在附图的平面中具有几乎相同的齿平面图区域，使得定子芯100的重量可以保持与现有装置基本上相同，除非设计和性能考虑需要更高或更低的重量。

对于本公开的设想构造，背铁或环形磁轭145包括基本均匀的背铁厚度205(图6)，该厚度可以在大约4mm和大约60mm之间的范围内并且通常可以为大约6mm。此外，叠片125可以形成有外径210(图5)和内径215。根据应用，外径210可以在大约50mm和大约300mm之间，或更多或更少。这里，对于叠片125可以使用大约160mm的外径。内径215可以具有一定程度上小于外径210的范围的相似的范围，并且在示例性布置中内径215可以大约为102mm。仍然在其它变型中，内径215可以被设计成相对于外径210从齿到齿变化并从槽到槽变化，以进一步调整刚度、共振、拓扑结构、形状和性能。

因此，每个齿130在根部140和空气间隙表面155之间向内延伸大约102mm。磁通帽部150在横向于其空气间隙表面155的方向上可以为大约6mm宽。在这些预期构造中，每个间隙缝160被限定为靠近背铁145具有较窄的宽度，靠近磁通帽部150具有相对较宽的宽度。此外，每个齿130在靠近根部140处包括相对的横向边缘180、185之间的较宽的宽度或者间距，这由于从磁通帽部150到根部140减小了应力集中而改善了齿130的结构性能、疲劳寿命和耐久性。通过本公开的新的构造，还可以建立具有恒定宽度的间隙槽160，同时实现改进的可变的刚度和共振，这实现了不受现有技术中的窄槽约束的新型绕组构造。

可变的间距190进一步被构造成在每个齿中建立预定的可变弯矩和可变惯性矩，并且被选择为具有预定的电工钢材料特性，这沿着节距轴线170建立预定的合成的可变的齿刚度，并建立齿130的具有各种基波和谐波固有频率的预定的机械共振，这能够降低每个齿130的NVH。使用传统的结构分析方法和工程设计工具，根据优选的性能特性可以建立每个齿130的预定的机械共振以进行调谐。例如，结构设计技术领域的技术人员应非常熟悉用于确定每个齿130(作为一端固定的悬臂梁)的弯矩、惯性矩、偏转、固有频率和合成振动的分析工程技术和自动化设计工具。这里，出于预先确定其在励磁和运转期间的机械共振的目的，可以将单独的每个齿130以及当被堆叠以形成定子芯100的每个齿130作为这种拓扑结构和横截面变化的简单的悬臂梁进行分析。

这个共振包括各种结构的或机械的固有基波频率和谐波频率，它们是由于M/G的运转而产生的输入频率的函数。处理这种静态和动态分析的许多众所周知的著作通常能在大多数结构设计工程师的书架上找到，例如包括Blevins,Robert D.,Formulas forNatural Frequency and Mode Shape.New York,Van Nostrand Reinhold Co.,1979；Gere,J.M.,Timoshenko,S.P.Mechanics of Materials.4th ed.Boston:PWS PublishingCompany,1997；和Voltera,E.,Zachmanoglou,E.C.Dynamics of Vibrations.Columbus,Charles E.Merrill Books,Inc.,1965等。此外，还有多种自动化分析工具是可用的，进一步地包括例如Dassault Systemes的CATIA和SolidWorks，Siemens PLM Software的NX和AutoDesk的AutoCad等其它。

在一个构造中，在被构造用于HEV的M/G中对包含图3和图4的现有技术中的堆叠的叠片SL的现有技术中的定子芯进行测试。在运转和测试期间，根据前面的示例所构造的现有技术的定子芯SL展现出机械共振，其包括大约7.36千赫兹(KHz)的共振振动一阶频率响应。该现有技术中的频率响应接近现有技术中的M/G定子芯SL的定子齿T标称运转时的一阶电动励磁频率并且有时与该一阶电动励磁频率重叠。

在根据本公开的不同的改进的构造中，具有堆叠的叠片125的定子芯100在HEV应用中被测试，并且发现其共振具有大约12.96KHz的一阶齿振动频率响应，这显著高于现有技术中的M/G的宽度恒定的定子齿上的标称励磁运转频率。这种向上的改变是足够高的，足以通过经受测试的HEV的车身和车架进行显著的阻尼抑制，这自然地抑制了较高的振动频率。该测试表明了高出大约5.6KHz的共振频率改变，相对于现有技术中的定子芯SL(具有宽度恒定的齿T)具有大约76％(12.96除以7.36)的意想不到的实质性改善。这归因于改进的、预定的可变的齿刚度和预定的机械共振。进一步的分析确定了每个电工钢齿130的可变的齿刚度比现有技术中的齿T的齿刚度高大约三倍。

修改和优化具有可变间距190的相对的横向边缘180、185的拓扑结构和形状的进一步实验揭示了基波和谐波振动频率从较低的共振范围变化到较高共振范围，该实验可实现大约5KHz和大约8KHz之间的范围内的变化或更大的变化。在标称的M/G运转期间，当这些结构的和机械的拓扑结构和齿形的改进和优化与本文其它地方描述的扭矩波动降低和优化相结合时，由于这些改进的定子芯设计100，在改进的NVH性能方面获得显著的进一步的改进。

在可替代的布置中，继续参考图5和图6并且现在还参考图7至图12(也不按比例，并且示例性地夸大了某些特征)，本公开还考虑每个齿130被形成为具有关于径向节距轴线170对称(图5、图6、图7至图10)或不对称(图11至图12)的相对的横向边缘180、185。现在还具体参考图7和图8，本公开教导与叠片125类似的叠片220，其包括齿225，每个齿225具有被构造为具有对称的非线性的弯曲的边缘轮廓230的相对的横向边缘180、185。

此外，这些在大多数方面与叠片125类似的变型也可以具有变化的横向边缘间距190，其被构造为在根部140和磁通帽部150之间减小并从根部140到磁通帽部150减小，使得沿着节距轴线170根部140处的间距190超过在磁通帽部150处的间距190或朝向磁通帽部的间距190。以这种方式，如同之前描述的构造，也可实现优化的可变的齿刚度和预定的机械共振。朝向磁通帽部150、磁通帽部150处或附近的间距190可小于根部140处的间距190。

现在还请注意图9，图9包括具有齿240的另一修改的叠片235，该齿240具有对称的非线性的弯曲的边缘轮廓245，其大体上使间距190从根部140或背铁145到磁通帽部150减小，但如这里所描述的，间距190可起初增大然后再减小。在如图10、图11和图12所示的本公开的布置的进一步的变型中，示出了新的叠片250、265和280。每个相应的齿255、270和285还可具有与至少一个相邻的齿255、270和285不同的相应的边缘轮廓260、275和290，并且其可以包括对称的齿和非对称的齿255、270和285的组合。在这些变型中，相邻或邻近的齿255、270和285可以被构造成具有不同的相应的可变的齿刚度和不同的预定的机械共振。相邻的齿255、270和285的不同的相应的边缘轮廓建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。

其它变型包括多个齿中的每个齿255、270和285，从而还具有可以在两个或更多个不同的边缘轮廓260、275和290之间从齿到齿交替的相应的边缘轮廓260、275和290。预期的多个齿255、270和285还可包括两个或更多个齿255、270和285的子组，其中每个子组被构造为使得子组中的每个齿255、270和285具有在两个或更多个不同的边缘轮廓260、275和290之间从一个子组到下一个子组交替的相应的边缘轮廓260、275和290。

例如，一组两个或三个或更多个相邻的齿可具有相似或相同的边缘轮廓，而邻近的组或组合的两个或三个或更多个其它齿可具有与另一组不同的轮廓。这样的组可以被设计成使得第一组具有一个或两个或更多个齿，其中每个齿均具有第一边缘轮廓，并且第二组、第三组或另外的组可针对这样的第二组、第三组或其他组中的每个的齿而言各自具有其他的轮廓。对称的和非对称的相对的横向边缘可以在这些组之间交替和/或散布。此外，任何这样的齿还可以包括基本上为线性的一个边缘轮廓，同时具有非线性的相对的横向边缘。这样的布置能够预先确定以各种方式调谐的机械共振以减小叠片、层压片和/或定子芯100的任何特定共振、共振幅度或两者。

本公开还旨在控制M/G的振动、噪声和声振粗糙度的方法。其中一种方法包括形成包括多个齿135的环形的定子磁轭层压片或叠片125，其中每个齿从环形磁轭或背铁145的根部140径向向内地延伸到磁通帽部150的空气间隙表面155。如前面描述的构造，所述方法还包括通过将每个齿130形成为具有间隔开间距190(该间距190在根部140和磁通帽部150之间变化)的相对的横向边缘180、185来建立齿130的可变的齿刚度和预定的机械共振。在所述方法的可替代布置中，还包括将相对的横向边缘180、185布置成具有非线性的弯曲的边缘轮廓230、245、260、275、290，以具有在根部140和磁通帽部150之间减小的横向边缘间距和可变的齿刚度。

其它方法变型包括将相对的横向边缘180、185布置成具有线性轮廓187(例如，图6)，以具有在根部140和磁通帽部150之间减小的横向边缘间距190和可变的齿刚度。本公开还设想了控制振动的方法，该方法包括将每个齿130布置成具有其边缘轮廓230、245、260、275、290与至少一个相邻的齿255、270和285不同，并且每个齿130被构造为其可变的齿刚度和预定的机械共振与至少一个相邻的齿255、270和285不同。所述方法还可包括利用相应的边缘轮廓230、245、260、275、290建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。

虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述本发明的全部可能的形式。相反，在说明书中使用的词语说明性词语而不是限制性词语，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。此外，各种实施的实施例的特征可以进行组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (15)

1.一种电动马达/发电机，包括：

环形的定子磁轭叠片；

多个齿，从环形的定子磁轭叠片的根部径向向内延伸到磁通帽部，在齿之间限定有间隙槽；

每个齿均具有间隔开一定间距的相对的横向边缘，所述间距在所述根部和所述磁通帽部之间变化，以建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振。

2.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

所述相对的横向边缘关于径向节距轴线对称。

3.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

所述相对的横向边缘关于径向节距轴线不对称。

4.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

所述相对的横向边缘均被构造为具有非线性的弯曲的边缘轮廓并且具有在根部和磁通帽部之间减小的间距和可变的齿刚度。

5.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

所述相对的横向边缘是不平行的，且均被构造为具有线性的边缘轮廓并具有在根部和磁通帽部之间减小的间距和可变的齿刚度。

6.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

每个齿均具有与至少一个相邻的齿不同的边缘轮廓，并且均被构造为具有与所述至少一个相邻的齿不同的可变的齿刚度和预定的机械共振；

相应的边缘轮廓建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。

7.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

所述多个齿中的每个齿均具有在两个或更多个不同的边缘轮廓之间从齿到齿交替的相应的边缘轮廓。

8.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

所述多个齿包括齿的两个或更多个子组，其中，每个子组均被构造为使得子组中的每个齿均具有在两个或更多个不同的边缘轮廓之间从一个子组到下一个子组交替的相应的边缘轮廓。

9.如权利要求1所述的电动马达/发电机，还包括：

转子芯，容纳在环形的定子芯内；

多个环形的定子磁轭叠片，作为定子层压片被堆叠而形成环形的定子芯；

每个层压片均包括从根部径向向内地延伸到磁通帽部的空气间隙表面的所述多个齿，其中所述根部与背铁一体地形成；

每个齿均具有所述相对的横向边缘，所述相对的横向边缘的间距从背铁到磁通帽部变化，并建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振。

10.如权利要求9所述的电动马达/发电机，还包括：

所述相对的横向边缘均被构造为所述间距在背铁和磁通帽部之间减小。

11.如权利要求9所述的电动马达/发电机，还包括：

所述相对的横向边缘均被构造为具有线性的边缘轮廓，以具有在背铁和磁通帽部之间减小的所述间距和可变的齿刚度。

12.一种控制电动马达/发电机的振动的方法，包括：

形成环形的定子磁轭叠片，以包括从环形的定子磁轭叠片径向向内地延伸到磁通帽部的空气间隙表面的多个齿；

通过将每个齿形成为具有间隔开一定间距的相对的横向边缘而建立齿的可变的齿刚度和预定的机械共振，其中，所述间距在根部和磁通帽部之间变化。

13.如权利要求12所述的控制电动马达/发电机的振动的方法，还包括：

将所述相对的横向边缘布置成具有非线性的弯曲的边缘轮廓，以具有在根部和磁通帽部之间减小的间距和可变的齿刚度。

14.如权利要求12所述的控制电动马达/发电机的振动的方法，还包括：

将所述相对的横向边缘布置成具有线性轮廓，以具有在根部和磁通帽部之间减小的间距和可变的齿刚度。

15.如权利要求12所述的控制电动马达/发电机的振动的方法，还包括：

将每个齿布置成具有与至少一个相邻的齿不同的边缘轮廓，并且使每个齿构造为具有与所述至少一个相邻的齿不同的可变的齿刚度和预定的机械共振；

利用相应的边缘轮廓建立多个可变的齿刚度和多个预定的机械共振。