CN108736679A - 具有连续磁变特性的电机和其控制方法 - Google Patents

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Abstract

电机产生具有连续可变的磁转矩和转矩分量的电动机转矩。电机包括定子和转子组件。转子轮毂的不同端部具有不同的平均磁场强度，其中一个端部处的第二场强比另一个端部处的场强更弱。转子轮毂沿着转子轴平移以改变电机的不同转速和转矩操作点下的磁转矩和磁阻转矩分量。车辆包括机器、变速器、负载和执行用于控制转子轮毂的轴向位置的方法的控制器。该方法可包括确定电机的速度和转矩，确定转子轮毂的对应的期望轴向位置，以及将转子轮毂平移到期望的轴向位置。

Description

具有连续磁变特性的电机和其控制方法
引言
使用电机产生转矩用于为范围广泛的机电系统提供动力。这样的电机(例如牵引电动机和电动机/发电机单元)包括转子轮毂和轴，该转子轮毂和轴相对于定子组件同心地定位。以导致电磁场彼此交替地吸引和排斥的方式严格地控制转子轮毂和定子组件的电磁场的相互作用，由此导致转子轴旋转。可利用转子轴的旋转以用在发电、推进系统和其它有益用途中。
在永磁型电机中，稀土磁体表面安装到转子轮毂的叠层或嵌入在转子轮毂的叠层内。定子组件包括定子芯部，该定子芯部限定多个定子槽。定子槽单独地缠绕有一定长度的电线以形成定子绕组，其中每个定子绕组对应于多相配置中的不同电相位。当定子绕组依次通电时，末端效应是产生旋转电磁场。旋转电磁场然后以推拉方式与转子轮毂的永磁场相互作用，用合力使转子轴旋转。
发明内容
本文公开一种永磁型电机。电机由于其配置而具有连续可变磁阻特性，它们响应于电机的当前转速和转矩而选择。相对于内燃机，电机的操作在低速/高转矩操作状况期间、诸如在电动机转矩用于从静止状态快速地加速车辆时是能量有效的。然而，当电动机速度增大且电动机转矩减小时，由电机提供的效率优点趋于减少。在所公开的电机中可找到针对该现象的解决方案，该电机具体解决了上文提及的高速/低转矩性能问题，而不会损害电机的结构完整性和封装需求。
根据示例实施例的电机包括分开的定子和转子组件，后者具有圆柱形转子轮毂和连接的转子轴。外接转子轴的转子轮毂可以如下方式用花键连接或以其它方式连接到转子轴：足以同时允许转子轮毂沿着转子轴的轴向长度的平移以及转子轮毂和转子轴的共同旋转。转子轮毂发生沿着转子轴的轴向长度仅选择性平移，以便在包括校准的最大和最小水平并且介于它们之间的任何水平上连续地改变磁性特性，即，对电机的总转矩的相对磁性和磁阻贡献。
本文描述的转子轮毂可定位在远离定子组件的校准距离处并且被配置有校准的恒定磁阻特性。转子轮毂包括第一和第二端部，它们具有不同的磁场强度，即，弱场和强场端部。诸如通过改变沿着转子轮毂的轴向长度的一组稀土永磁体的尺寸、强度、类型、级别、数量和/或布置，可以各种方式配置这样的场强度差别。替代地，例如通过以不同水平的磁场强度来磁化第一和第二端部而无需附接或嵌入不同的永磁体，可将转子轮毂构造为具有可变磁化水平的机械均匀结构。转子轮毂可具有沿着转子轮毂的轴向长度的恒定磁阻特性。转子轮毂可具有沿着转子轮毂的轴向长度不同磁阻特性，诸如磁阻比在转子轮毂的弱场端部处增大。
在电机的操作期间在转子轴上的指定第一和第二轴向位置之间且包括上述位置的任何位置处可自动地且连续地改变转子轮毂沿着转子轴的轴向长度的位置。这允许连续地改变对电机的总输出转矩的磁转矩贡献，且默认地连续地改变磁转矩。例如，当转子轮毂沿着转子轴平移或滑动到第一轴向位置时，电机输出转矩可由约25％磁阻转矩和剩余75％磁转矩构成。对电机的总电机转矩的磁转矩贡献可减小到较低水平，诸如50％磁转矩，其中在该特定示例混合物中磁阻转矩贡献因此升高到50％，而相对转矩贡献的这种改变在转子轮毂沿着转子轴平移到第二轴向位置时发生。
本公开的某些实施例可包括致动器，该致动器被配置为以足以使转子轮毂沿着转子轴平移的水平将致动力施加到转子轮毂。在其它实施例中，可经由将弱磁电流受控地引入到定子组件的相绕组来实现转子轮毂的自致动，其中由于引入定子电流而引起的总场变化用于根据需要吸引或排斥转子轮毂。复位弹簧可用于促进转子轮毂的被动致动和轴向复位运动。
示例车辆包括上文提及的电机以及变速器、控制器和负载。变速器连接到负载(例如一组行车轮)、推进器或驱动车轴，并且被配置为响应于输入转矩而将输出转矩提供给负载。电机可操作用于向变速器产生输入转矩，并且可如上所述般构造。控制器被编程或以其它方式配置为接收输入信号(这些输入信号包括电机的所测量、所计算或所估计的转速和输出转矩)，并且响应于这些输入信号而命令转子轮毂沿着转子轴的轴向长度平移。平移距离足以按照适合于电机的当前速度和转矩的方式自动地改变磁转矩分量以及因此改变相对转矩和磁阻转矩贡献。
本文还公开了一种用于控制电机的方法。该方法可包括经由控制器和一个或多个传感器来确定电机的转速和输出转矩，并且还使用查找表来确定转子组件的圆柱形转子轮毂的期望轴向位置。期望轴向位置对应于相对的电动机速度和转矩。该方法还包括使转子轮毂沿着转子组件的转子轴的轴向长度平移到所确定的期望轴向位置，使得响应于所确定的速度和转矩而连续地实时改变相对磁转矩和磁阻转矩贡献。
结合附图和所附权利要求书，根据实施例的以下详细描述以及用于执行本公开的最佳模式，本公开的上述和其它特征和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是具有永磁型电机的示例车辆的示意俯视图，该永磁型电机具有提供连续磁变特性的可平移转子轮毂。
图2是图1的电机的示意侧视图。
图3是根据替代性实施例的图2的电机的示意侧视图。
图4是描述用于控制图1到3中所示的电机的转子轮毂的轴向位置以由此连续地改变电机的磁性特性的示例方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记指代相同部件，图1描绘了具有电传动系12的示例车辆10。进而，电传动系12包括高电压电池组(BHV)14，该高电压电池组电气地连接到永磁型电机(ME)16。电机16可用作车辆10上的牵引电动机以足以推进车辆10的水平产生电动机转矩(箭头TM)，用作发电机和/或用于执行车辆10上的其它有用工作。
电机16的有益应用通常并不限于移动或车辆应用，或者具体地并不限于机动车辆推进应用。本领域一般技术人员将明白的是，所公开的电机16在如上文参考图2和3描述般构造时的伴随益处可扩展到静止和移动应用，这些应用依赖于电动机转矩在电机16的高速/低转矩操作状况下的使用(箭头TM)。电机16可根据图2的示例实施例主动地受控或者根据图3的示例实施例被动地调节。示例控制方法100可用于主动或被动实施例，其中方法100的示例在图4中进行描绘。
关于图1的示例车辆10，电池14可经由车外充电站11(例如，所示,的DC快速充电站)重新充电，其中电荷可经由电荷联接装置20使用所施加的DC电压(VDC)直接地输送到电池组14，经由具有内部半导体和/或机械开关S1的电压调节器24或者经由可用交流电充电系统(未示出)直接地输送到DC电压总线22。
当电机16被实施为所示的多相装置时，电传动系12可包括功率逆变器模块(PIM)18，该功率逆变器模块经由DC电压总线22电气地连接到电池组14。PIM18的内部半导体开关(未示出)经由脉宽调制或其它期望的开关技术自动地控制，以产生适合于对电机16通电的AC输出电压。AC电压总线40用于将PIM18电气地连接到电机16的单独相绕组。DC-DC电压转换器/辅助功率模块(APM)19可用于将DC电压总线22的电压电平降低到较低的辅助电平、例如12到15VDC，其进而可存储在辅助电池组(BAUX)44中用于对车辆10上的低电压电气系统通电。
电机16的转子轴17可经由离合器32的操作选择性地连接到变速器(T)30的负载，例如输入构件28。转子轴17旋转以便电机16无论何时充当牵引电机和/或电机16可根据需要充当时将输入转矩(箭头TI)输送到变速器30的输入构件28。例如，来自通电的电机16的电动机转矩(箭头TM)可取决于电传动系12的配置而引导到变速器30的输入构件28和/或呈输出构件37形式的另一个负载以及连接到输出构件37的一组驱动轮34。来自变速器30的输出转矩(箭头TO)可经由一个或多个驱动车轴36传输到驱动轮34。动力流方向可在诸如再生致动等再生事件期间反向，以便对电池组14充电，即，来自旋转电机16的再生转矩产生被馈给到电池组14的电力以便增大或维持电池组的充电状态。
控制器(C)50可用于响应于一组输入信号(箭头CCI)而控制电机16的正进行的操作，这经由以下文参考图4阐述的方式而进行的一组控制信号的传输(箭头CCO)来实施。控制器50可被实施为一个或多个电子控制单元，其具有必要存储器(M)和处理器(P)以及其它相关硬件和软件，例如时钟或定时器、输入/输出电路等。存储器(M)可包括充足量的只读存储器，例如磁性或光学存储器。实施方法100的指令可被编程到存储器(M)中并且在车辆10的操作期间由处理器(P)执行，以便优化电机16的效率。
现在将操作图2和3描述电机16的结构。这两个附图均在作用于圆柱形转子轮毂33上R并且相如图2中的双头箭头AA所指示般改变该圆柱形转子轮毂相对于定子组件26的轴向位置的上下文中进行描述。然而，转子轮毂33R和定子组件26的相对轴向位置确定电磁场相互作用的本质。因此，虽然出于简化起见从图2和3中省略，但是可实现根据本公开的替代实施例，其中在操作期间，转子轮毂33R的轴向位置保持固定并且定子组件26的轴向位置改变。例如，实施例可包括经由类似的花键连接来将定子组件26连接到如图3中所示的静止构件75，以及使如图2中所示的致动器60代替转子轮毂33R作用在定子芯部26C上。
参考图2，电机16包括具有相应的轴向长度LS和LR的定子组件26和转子组件33。定子组件26包括定子芯部26C和定子绕组26W，其中定子绕组26W缠绕在定子芯部26C的定子槽(未示出)内以形成电磁体。因此，定子组件26具有包括定子绕组26W的总轴向长度LST。转子组件33包括转子轮毂33R，该转子轮毂连接到转子轴17，其中转子轴17具有旋转轴线A26。
电动机转矩的总量(箭头TM)，即，本文在其它地方提及的“总电动机转矩”，包括分开的电磁和磁阻转矩分量，它们对总电动机转矩的相对贡献是连续可变的。术语“电磁转矩”描述了合成推挽力由于由图2的示例电机16内的定子组件26和转子组件33的相互作用的时变电磁场而产生的转矩量。术语“磁阻”类似于电阻，其中磁通量以概念上类似于电流将遵循最小电阻路径的方式而遵循最小磁阻路径。因此，术语“磁阻转矩”描述了当转子轮毂33R移位以使最小磁阻通量路径与旋转定子磁场(在此情况下由定子芯部26C产生的定子磁场)对准时该转子轮毂33R的时变转矩贡献。
通常，电机16在给定的轴向位置处从转子组件33的磁场以及转子组件33的旋转磁阻比两者产生转矩。如果电机16相对于来自定子芯部26C的定子磁场旋转，则通过转子组件33的磁阻改变。术语“磁阻比”是当转子轮毂33R在给定的轴向位置处旋转时通过转子组件33的最大磁阻与最小磁阻之比。随着转子磁场旋转，产生抵抗电流通过定子绕组26W的阻力和反电压(“反电动势”)。磁阻比不会产生阻力或反电压。因此，当需要低转矩时，高速下的理想情况是在保持或增加磁阻比的同时减小磁场。目前的配置能够实现这个理想的结果。
在图2中，圆柱形转子轮毂33R具有各自的第一端部E1和第二端部E2，它们各自被具有对应场强的不同平均磁场B1和B2磁化。第一端部E1可具有比第二端部E2处的平均磁场更弱的平均磁场强度，或者反之亦然。因此，圆柱形转子轮毂33R的磁场强度沿着其轴向长度LR变化，具有强的恒定磁阻特性。该特征使得对电动机转矩(箭头TM)的电磁和磁阻转矩贡献能够在预定相对贡献水平或百分比之间自动变化，其中该变化响应于电机16的不同速度和转矩操作点而主动地或被动地发生。
例如，电机16的操作可包括低速/高转矩操作点，在该低速/高转矩操作点下，电动机转矩(箭头TM)的磁转矩分量为高(例如，约75％)并且磁阻转矩分量与为低或者遵循该示例为约25％。可使用另一个高速/低转矩操作点，在该高速/低转矩操作点下，期望的磁转矩和磁阻转矩分量近似相等，诸如各自为约50％。取决于电机的应用，可在其它实施例中使用其它磁转矩和磁阻转矩分量贡献水平。在期望的贡献水平之间，即，在所示的第一位置和由边界62划分的第二位置之间，转子轮毂33R可如双头箭头AA所指示沿着转子轴17平移以提供连续可变的磁/磁阻贡献。
转子轮毂33R可用花键或以其它方式可滑动地连接到转子轴17，其中花键72在图2中示出，并且因此可沿着转子轴17平移。转子轮毂33R的轴向长度LR可超过定子芯部26C的轴向长度LS，例如在示例实施例中为轴向长度LS的150％。在一些实施例中，转子轮毂33R的轴向长度LR可等于定子组件26的总轴向长度LST。定子芯部26C通过径向气隙G与转子轮毂分开，在一些实施例中，该径向气隙G可沿着定子芯部26C的轴向长度LS均匀，如所示。在其它实施例中，径向气隙G可逐渐变细，使得气隙G在第二端部E2处比在第一端部E1处小。
可采取各种方法来沿着转子轮毂33R的轴向长度提供不同的磁场强度。例如，转子组件33可包括连接到转子轮毂33R或嵌入在转子轮毂33R(例如，嵌入在其槽(未示出)内)的多个永磁体39。这种槽的布置为在转子轮毂33R的不同旋转位置处的所产生的磁通量产生优选路径。位于第一端部E1处的永磁体39的数量可超过位于第二端部E2处的永磁体39的数量。
替代地，在第一端部E1和第二端部E2处的永磁体39的数量可相同，其中由第一端部E1处的永磁体39提供的磁场强度超过在第二端部E2处使用的永磁体39的磁场强度。同样，可改变这种永磁体39的布置，以便在第一端部E1与第二端部E2之间产生期望的磁场变化，或者可完全省略磁体39，以有利于机械均匀的转子轮毂33R沿着转子轮毂33R的轴向长度LR，即，改变叠层的不同水平的磁化用于构造转子轮毂33R，而不是放置永磁体39。
图2的实施例经由靠近转子轮毂33R的第一端部E1或第二端部E2定位的致动器60的操作来实现转子轮毂33R的平移。在所描绘的实施例中，转子轮毂33R经由来自致动器60的致动力(箭头FA)沿着转子轴17主动地平移。如上所述，转子轮毂33R的轴向平移响应于电机16的不同实际速度和转矩操作点而发生。因此，可实时地使用图1的控制器50来准确地确定何时平移转子轮毂33R并且由此改变对总电动机转矩(箭头TM)的相对磁转矩/磁阻转矩贡献。
在示例实施例中，控制器50可接收指示电机16的当前操作点的信息作为图1的一组输入信号(箭头CCI)。例如，位置传感器SP可测量并报告转子轮毂33R的当前轴向位置(箭头PA，26)。类似地，速度传感器SN和转矩传感器ST可测量/估计和报告电机16的相应转速(箭头N16)和输出转矩(T16)，其中转矩传感器(ST)具体可被实施为控制器50的所估计或所建模的转矩逻辑而不是物理传感器。控制器50可用查找表65编程，其中处理器(P)针对当前速度和转矩操作点提取对应的期望位置。此后，控制器50可将致动器控制信号(箭头CC60)作为图1的可能控制信号(箭头CCO)传输到致动器60，以便命令致动器60施加力(箭头FA)并且因此将转子轮毂33R轴向定位到来自查找表65的对应的期望轴向位置。
图3描绘了图2的电机16的替代性被动调节的实施例。代替图2的致动器60，可通过定子场控制的自致动以及连接在转子轮毂33R的径向表面67与静止构件65(例如，电动机壳体)之间的复位弹簧64来进行实施。由于磁力趋向于排斥转子轮毂33R的更大磁性端部，在这种情况下是第一端部E1，所以操作被动实施例。定子控制涉及依次改变进入定子绕组26W的相电流以便在定子组件26中产生旋转的一组向量。旋转向量与转子轮毂33R的磁场和转子轮毂33R的磁阻相互作用，由此使转子轮毂33R旋转。定子电流的控制依赖于对转子轮毂33R的旋转位置的精确了解，该旋转位置可经由旋转变压器或编码器70测量并作为测量的旋转位置(PR，33)报告给控制器50。
进而，控制器50可计算并输出定子电流命令以按照特定方式对定子绕组26W通电以减弱定子磁通量，即，产生弱磁电流命令(箭头CCS)作为图1的控制信号(箭头CCO)的一部分，其中弱磁电流命令(箭头CCS)最终将弱磁定子电流引入到定子绕组26W中。因此，图3描绘了通过由复位弹簧64辅助的定子场控制来实现转子轮毂33R的自致动和平移的可能实施例。
参考图4，方法100可在控制器50的逻辑中实施并且在电机16的正在进行的操作期间自动执行。方法100可与图2的主动受控实施例或图3的被动调节实施例一起使用，其中这些实施例如下文所述在方法方面略有差异。
从步骤S102开始，控制器50测量、估计或以其它方式确定电机16的当前转速和转矩。例如，可使用如图2中示意所示的速度传感器SN(例如轴编码器、霍尔效应传感器或光电传感器)来测量图1的转子轴17的转速。可基于测量的电动机速度以及电机16的校准或测量的特性(诸如电流和/或电压)来估计或计算电动机转矩(图1到3的箭头TM)。方法100然后进行到步骤S104。
步骤S104包括从控制器50的存储器(M)中的查找表65中提取转子轮毂33R的期望轴向位置。对应的速度和转矩下的期望的轴向位置可作为校准值预先记录在查找表65中。当转子轮毂33R的期望的轴向位置已经被确定时，方法100进行到步骤S106。
在步骤S106处，控制器50可命令转子轮毂33R轴向平移到在步骤S104处提取的期望的轴向位置。步骤S106的实施可取决于实施例而变化。例如，当使用图2的主动控制实施例，控制器50可命令致动致动器60，例如通过对致动器60的螺线管通电以引起致动器60的柱塞(未示出)线性平移并且将力(箭头FA)施加到转子轮毂33R来致动致动器60。因此，步骤S106可能需要将来自查找表65的期望位置转换为对应的电压或电流命令，并且此后将电流或电压施加到致动器60。
对于图3的示例被动实施例，步骤S106的控制动作可包括向图3的定子绕组26W引入校准的定子电流以便通过场相互作用使转子轮毂33R被磁性排斥到期望的轴向位置。在这样的实施例中，电机16的当前速度和转矩可对应于校准的定子电流，然后由控制器50施加该校准的定子电流以引起转子轮毂33R线性运动或平移到期望的轴向位置。方法100然后进行到步骤S108。
S108可包括例如使用位置传感器、定时器等来确定转子轮毂33R是否已经到达期望的位置。步骤S106与步骤S108循环重复，直到到达期望的轴向位置。方法100此后进行到步骤S110。
步骤S110包括中断控制器50的位置控制动作并前进到步骤S102。此后，在电机16的操作期间，方法100循环重复以根据电机16的速度和转矩连续地改变电机16的磁转矩和磁阻转矩的期望磁特性/相对贡献。
使用如根据图2和3构造并且根据图4的示例方法而控制的图1的电机16，在给定的电动机操作范围内，可能有更高的效率增益潜力。这通过强的恒定磁阻转矩特性、高负载下的强的永磁转矩、低负载下的永磁转矩降低以及未受损害的定子和转子极配置来实现的。图2和3的转子轮毂33R的长度增加以及在转子轮毂33R与转子轴17之间增加可平移连接可能会增加电动机16的复杂性。然而，通过将转子轮毂33R的轴向长度LR限制为配合在定子组件26的总长度LST内(即，小于或等于LST)，可保持现有的封装约束。
具体实施方式和附图或图示支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅仅由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于执行本教导的某些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践随附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种可操作用于产生具有连续可变磁转矩和磁阻转矩分量的总电动机转矩的电机，所述电机包括：
定子组件，其具有带轴向长度的定子芯部；以及
转子组件，其包括各自具有相应的轴向长度的转子轴和圆柱形转子轮毂，所述圆柱形转子轮毂具有带第一平均磁场强度的第一端部和具有带第二平均磁场强度的第二端部，所述第二平均磁场强度所述第一平均磁场强度更弱；
其中所述转子轮毂可相对于所述转子轴平移，所述转子轮毂的所述轴向长度超过所述定子芯部的所述轴向长度，并且所述转子轮毂被配置为沿着所述转子轴的所述轴向长度平移以响应于所述电机的不同速度和转矩操作点而连续地改变所述磁转矩和磁阻转矩分量对所述总电动机转矩的相对贡献。
2.根据权利要求1所述的电机，其中所述转子轮毂的所述轴向长度是所述定子芯部的所述轴向长度的至少150％。
3.根据权利要求2所述的电机，其中所述定子轮毂缠绕有定子绕组，使得所述定子组件具有等于或超过所述转子轮毂的所述轴向长度的总轴向长度。
4.根据权利要求1所述的电机，其中所述转矩操作点包括所述磁转矩分量为约75％并且所述磁阻转矩分量为约25％的低速/高转矩操作点，以及所述磁转矩分量和所述磁阻转矩分量中的每一个为约50％的高速/低转矩操作点。
5.根据权利要求1所述的电机，进一步包括被设置在所述转子轮毂的所述第一或第二端部附近的致动器，其中所述转子轮毂经由来自所述致动器的施加力沿着所述转子轴的所述轴向长度主动地平移。
6.根据权利要求1所述的电机，进一步包括被设置在所述转子轮毂的所述第一或第二端部附近的复位弹簧，其中所述转子轮毂经由将弱磁定子电流引入到所述定子绕组在一个方向上沿着所述转子轴的所述轴向长度被动地平移，并且经由所述复位弹簧的操作在另一个方向上被动地平移。
7.一种车辆，包括：
负载；
变速器，其连接到所述负载并且被配置为响应于输入转矩而向所述负载提供输出转矩；
可操作用于向所述变速器产生所述输入转矩的电机，所述输入转矩是具有连续可变的磁转矩和磁阻转矩分量的总电动机转矩，所述电机包括：
定子组件，其具有带轴向长度的定子芯部；以及
转子组件，其包括各自具有相应的轴向长度的转子轴和圆柱形转子轮毂，所述圆柱形转子轮毂具有带第一平均磁场强度的第一端部和具有带第二平均磁场强度的第二端部，所述第二平均磁场强度所述第一平均磁场强度更弱；
其中所述转子轮毂用花键连接到所述转子轴，所述转子轮毂的所述轴向长度超过所述定子芯部的所述轴向长度，并且所述转子轮毂被配置为在所述电机的不同速度和转矩操作点下沿着所述转子轴的所述轴向长度平移；以及
控制器，其被配置为接收包括所述电机的速度和转矩的一组输入信号，并且响应于所述组输入信号而命令所述转子轮毂沿着所述转子轴的所述轴向长度平移，由此连续地改变所述磁转矩和磁阻转矩分量相对于所述总电动机转矩的相对贡献。
8.根据权利要求7所述的车辆，进一步包括被设置在所述转子轮毂的所述第一端部或第二端部附近的致动器，其中所述控制器被配置为对所述致动器通电，由此使所述转子轮毂沿着所述转子轴的所述轴向长度主动地平移。
9.根据权利要求7所述的车辆，进一步包括被设置在所述转子轮毂的所述第一或第二端部附近的复位弹簧，其中所述定子组件包括定子绕组，并且其中所述控制器被配置为将磁弱定子电流引入到所述定子绕组以使所述转子轮毂沿着所述转子轴的所述轴向长度被动地平移。
10.一种控制可操作用于产生包括连续可变磁转矩和磁阻转矩分量的总电动机转矩的电机的方法，所述电机具有定子组件和转子组件，所述方法包括：
经由控制器和至少一个传感器来确定所述电机的速度和转矩；
经由所述控制器使用查找表来确定所述转子组件的圆柱形转子轮毂的期望的轴向位置，所述期望的轴向位置对应于所接收的速度和转矩，其中所述圆柱形转子轮毂具有带第一平均磁场强度的第一端部和带第二平均磁场强度的第二端部，所述第二平均磁场强度比所述第一平均磁场强度更弱；以及
使所述转子轮毂沿着所述转子组件的转子轴的所述轴向长度平移到所确定的期望轴向位置，使得响应于所述所确定的速度和转矩而连续地实时改变所述磁转矩和磁阻转矩分量对所述总电动机转矩的相对贡献。
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