CN114342217B

CN114342217B - 马达

Info

Publication number: CN114342217B
Application number: CN202080061859.7A
Authority: CN
Inventors: 片振秀; 金兑镐
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2040-08-26
Also published as: US11855491B2; EP4027490A1; CN114342217A; EP4027490A4; WO2021045432A1; JP2022547468A; US20220337110A1; KR20210027885A

Abstract

本发明涉及一种马达，该马达包括：转子；以及定子，与转子对应设置，其中，转子包括转子芯和设置在转子芯中的磁体，定子的齿包括面对磁体的第一表面，磁体包括与转子芯接触的第二表面、和与第二表面间隔开并面对第一表面的第三表面，第三表面包括平坦表面，作为平坦表面的最短距离的第一长度在作为第一表面的最短距离的第二长度的46％至50％的范围内。

Description

马达

技术领域

本发明涉及一种马达(motor，电机)。

背景技术

马达包括定子和转子。定子可以包括形成多个槽的齿，转子可以包括面对齿的多个磁体。相邻的齿彼此分开设置，以形成开放的槽。在这种情况下，由于由金属材料形成的定子与在转子旋转时作为空白空间的开放槽之间的磁导率差异，可以生成齿槽转矩(cogging torque)。

发明内容

技术目的

本发明旨在提供一种允许齿槽转矩减小的马达。

根据实施例要解决的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员将从以下说明书中清楚地理解上文没有描述的其它目的。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种马达，该马达包括转子和与转子对应设置的定子，其中，转子包括转子芯和设置在转子芯上的磁体，定子的齿包括面对磁体的第一表面，磁体包括与转子芯接触的第二表面、和与第二表面间隔开并面对第一表面的第三表面，第三表面包括平坦表面，以及作为平坦表面的最短距离的第一长度在第一表面的最短距离的第二长度的46％至50％的范围内。

第一长度可以在第二长度的47.2％至47.8％的范围内。

本发明的另一方面提供了一种马达，该马达包括转子和与转子对应设置的定子，其中，定子包括磁轭(yoke)和从磁轭的内周表面突出的多个齿，齿包括面对磁体的第一表面，磁体包括与转子芯接触的第二表面、和与第二表面间隔开并面对第一表面的第三表面，第三表面包括平坦表面，以及作为平坦表面的最短距离的第一长度在第三长度的133％至146％的范围内，该第三长度作为所述多个齿之中的齿与相邻齿之间的最短距离。

第一长度(L1)可以在第三长度(L3)的136.8％至138.2％的范围内。

第二表面可以是弯曲表面。

作为第三表面与定子的齿之间的最短距离的第四长度可以在第一长度的11.5％至15％的范围内。

磁体可以包括连接第二表面和第三表面的第四表面，并且第四表面可以包括平坦表面。

第四表面可以包括连接到第三表面的第一第四表面和连接第一第四表面和第二表面的第二第四表面，并且第一第四表面可以连接到第二第四表面以在两者之间形成角度。

作为第二第四表面的最短距离的第五长度可以在第一长度的42％至48％的范围内。

第五长度可以在第一长度的43.2％至43.6％的范围内。

有益效果

根据实施例，提供了显著减小齿槽转矩的有益效果。

提供了减小马达振动的有益效果。

附图说明

图1为示出根据一实施例的马达的视图。

图2为示出定子和转子的视图。

图3为示出转子芯和磁体的视图。

图4为示出对应于第一长度的齿槽转矩的曲线图。

图5为示出对应于第一长度的齿槽转矩的表格。

图6为示出齿与磁体之间的第四长度的视图。

图7为示出对应于第四长度的齿槽转矩的曲线图。

图8为示出对应于第四长度的齿槽转矩的表格。

图9为示出转子芯和磁体的视图，用于示出第五长度。

图10为示出对应于第五长度的齿槽转矩的曲线图。

图11为示出对应于第五长度的齿槽转矩的表格。

图12为示出面包型(bread type)磁体和转子芯的视图。

图13为示出齿槽转矩和面包型磁体中的转矩的表格。

具体实施方式

图1为示出根据一实施例的马达1的视图。

参照图1，根据实施例1的马达1可以包括轴100、转子200、定子300、壳体400、母线(busbar，汇流排)500、感测单元600和基板700。在下文中，术语“向内”是指从壳体400朝向作为马达中心的轴100的方向，术语“向外”是指与“向内”相反的方向，即从轴100朝向壳体400的方向。

轴100可以联接到转子200。当由于电流的供应而在转子200与定子300之间发生电磁交互作用时，转子200旋转，并且轴100随着转子200旋转。轴100由轴承10可旋转地支撑。轴100可以连接到车辆的转向系统，并且动力可以通过轴100传输到车辆的转向系统。

转子200通过与定子300的电交互作用而旋转。转子200可被设置在定子300的内部。转子200可以包括转子芯210(参见图2)和设置在转子芯210上的磁体220(参见图2)。在这种情况下，转子200可以是表面永磁体(SPM)型转子，其中磁体220被设置在转子芯210的外周向表面上。

定子300被设置在转子200的外部。定子300可以包括定子芯300A、线圈300B和安装在定子芯300A上的绝缘体300C。线圈300B可以缠绕在绝缘体300C周围。绝缘体300C被设置在线圈300B与定子芯300A之间，以使定子芯300A与线圈300B电绝缘。线圈300B感应与转子200的磁体220(参见图2)的电交互作用。

母线500被设置在定子300的上侧。母线500包括由绝缘材料形成的母线保持件(未示出)和联接到母线保持件的多个端子(未示出)。在这种情况下，母线保持件由绝缘材料形成，以防止所述多个端子相互连接。此外，所述多个端子用于连接缠绕在定子芯300A周围的线圈300B，以允许电流施加到线圈。

感测单元600可以联接到轴100。感测单元600包括感测板(未示出)和设置在感测板上的感测磁体(未示出)。

检测感测磁体(未示出)的磁力的传感器可被设置在基板700上。在这种情况下，传感器可以是霍尔集成电路(IC)，并用于检测与轴100联接的感测单元600的感测磁体的磁通量。感测单元600和基板700用于通过检测根据旋转而改变的磁通量来检测转子200的位置。

图2为示出定子300和转子200的视图。

参照图2，定子芯300A可以包括磁轭310和齿320。齿320可以从磁轭310的内周表面突出。齿320可以被提供为多个齿320。齿320的数量可以不同地改变以对应于磁体220的数量。定子芯300A可以通过组合包括磁轭310和齿320的多个分开的芯而形成。

图3为示出转子芯210和磁体220的视图。

参照图2和图3，在下文中，齿320的面对磁体220的任何一个表面被称为第一表面321。

在根据本实施例的马达1中，磁体220的形状可以改变，以减小齿槽转矩。磁体220可以包括第二表面221、第三表面222和第四表面223。第二表面221是与转子芯210接触的表面，第三表面222和第四表面223是不与转子芯210接触的表面。

第二表面221可以是与转子芯210的外周表面211对应的弯曲表面。

第三表面222被设置为在径向方向上与第二表面221隔开。第三表面222被设置为面对第一表面321。第三表面222可以是平坦表面。当沿轴向方向时，第三表面222可被看作直线。

第四表面223将第三表面222的两侧连接到第二表面221。第四表面223可以是平坦表面。第四表面223可被设置为相对于第三表面222形成角度，并且与第三表面222一起形成沿轴向方向设置的拐角(corners)。当沿轴向方向观察时，第四表面223可以被看作直线。第四表面223可以包括第一第四表面223a和第二第四表面223b。第一第四表面223a连接到第三表面222。第二第四表面223b连接到第一第四表面223a和第二表面221。第二第四表面223b可被设置为相对于第一第四表面223a形成角度，并且与第一第四表面223a一起形成沿轴向方向设置的拐角。

图4为示出对应于第一长度L1的齿槽转矩的曲线图，图5为示出对应于第一长度L1的齿槽转矩的表格。

在下文中，第一长度L1对应于当沿轴向方向观察时第三表面222的直线长度。第二长度L2对应于当沿轴向方向观察时从第一表面321的一个侧边缘到另一侧边缘的直线长度。此外，第三长度L3可以是当沿轴向方向观察时第一表面321与相邻的第一表面321之间的直线距离。

参照图4和图5，图4的线A示出比较例(Comparative Example，比较示例)的齿槽转矩。

比较例对应于包括磁体的马达，该磁体的面对齿的外表面是弯曲表面。如图4的线A所示，比较例的情况的齿槽转矩为86.4mNm。在这种情况下，比较例的转矩为5.39Nm。

第一长度L1在第二长度L2的46％至50％的范围内。更优选地，第一长度L1在第二长度L2的47.2％至47.8％的范围内。此外，第一长度L1在第三长度L3的133％至146％的范围内。更优选地，第一长度L1在第三长度L3的136.8％至138.2％的范围内。在这些情况下，示例(Example)的齿槽转矩低于比较例的齿槽转矩。

具体地说，在第二长度L2为11mm且第三长度L3为3.8mm的情况下，在对应于第一长度L1的齿槽转矩中，可以看出在第一长度L1增大至3.0mm的区段(section)中，示例的齿槽转矩大于比较例的齿槽转矩，并且随着第一长度L1增大，齿槽转矩也增大。可以看出，在第一长度L1从3.0mm增大到4.0mm的区段中，随着第一长度L1增大，齿槽转矩也减小，但是仍远大于比较例的齿槽转矩。

例如，当第一长度L1为3.0mm时，齿槽转矩为369.5mNm，并且齿槽转矩相对于比较例齿槽转矩的增加率为327％，表明齿槽转矩相较于比较例大幅度增大。此外，当第一长度L1为4.0mm时，齿槽转矩为249.3mNm，并且齿槽转矩相对于比较例齿槽转矩的增加率为188％，表明齿槽转矩增大。

相反地，当第一长度L1在5.0mm至5.5mm的范围内(区段P)时，可以看出，根据本实施例的马达的齿槽转矩低于比较例的齿槽转矩。

特别地，当第一长度L1为5.25mm时，齿槽转矩为24.5mNm，并且齿槽转矩相对于比较例齿槽转矩的降低率为72％，表明齿槽转矩大幅度减小。

在这种情况下，转矩为5.33Nm，并且转矩相对于比较例转矩的降低率为0.08％，显示转矩的降低率是微不足道的。即使在区段P(其中第一长度L1在5.0mm至5.5mm的范围内)，转矩的降低率在0.02％至0.115％的范围内，表明即使在齿槽转矩大幅度减小时，转矩也没有大幅度减小。

同时，例如，当第一长度L1为6.0mm时，可以看出根据本实施例的马达的齿槽转矩变得高于比较例的齿槽转矩。当第一长度L1为6.0mm时，齿槽转矩为173.4mNm，齿槽转矩相对于比较例齿槽转矩的增加率为100％，表明齿槽转矩增大。

图6为示出齿320与磁体220之间的第四长度L4的视图，图7为示出对应于第四长度L4的齿槽转矩的曲线图，图8为示出对应于第四长度L4的齿槽转矩的表格。

第四长度L4是第三表面222与定子300的齿320之间的最短距离。

当第一长度L1为5.25mm时，可以看出齿槽转矩的降低率最高。因此，将基于5.25mm的第一长度L1描述对应于第四长度L4的齿槽转矩。

参照图6至图8，比较例对应于第一长度L1为5.25mm、第二长度L2为11mm、第三长度L3为3.8mm、第四长度L4为0.6mm的马达。在这种情况下，比较例的齿槽转矩为24.5mNm。此外，转矩为5.33Nm。

当第四长度L4在0.7mm至0.8mm的范围内时，可以看出示例的齿槽转矩低于比较例的齿槽转矩。

具体地说，在第一长度L1为5.25mm、第二长度L2为11mm、第三长度L3为3.8mm的情况下，在对应于第四长度L4的齿槽转矩中，可以看出，在第四长度L4从0.6mm减小的区段中，示例的齿槽转矩高于由图7的线B所示出的比较例的齿槽转矩，并且随着第四长度L4增大，齿槽转矩也减小。

相反地，当第四长度L4在0.7mm至0.8mm的范围内时，可以看出，根据本实施例的马达的齿槽转矩低于比较例的齿槽转矩。

例如，当第四长度L4为0.7mm时，齿槽转矩为17.7mNm，齿槽转矩相对于比较例齿槽转矩的降低率为28％，表明齿槽转矩减小。特别地，当第四长度L4为0.8mm时，齿槽转矩为15.5mNm，齿槽转矩相对于比较例的齿槽转矩的降低率为37％，表明齿槽转矩大幅度减小。

在这种情况下，转矩为5.07Nm，转矩相对于比较例的转矩的降低率为5％，表明转矩的降低率相对于齿槽转矩的降低率是微不足道的。

图9为示出转子芯210和磁体220的视图，以示出第五长度；图10为示出对应于第五长度L5的齿槽转矩的曲线图；图11为示出对应于第五长度L5的齿槽转矩的表格。

在下文中，当沿轴向方向观察时，第五长度L5可以是第二第四表面223b的直线长度。

比较例对应于第一长度L1为5.25mm、第四长度L4为0.6mm、第五长度L5为2.32mm的马达。如图11的表格所示，在比较例中，齿槽转矩为24.5mNm。在这种情况下，比较例的转矩为5.33Nm。

第五长度L5在第一长度L1的42％至58％的范围内。在该情况下，示例的齿槽转矩小于比较例的齿槽转矩。

具体地说，在第一长度L1为5.25mm且第四长度L4为0.6mm的情况下，在对应于第五长度L5的齿槽转矩中，可以看出在第五长度L5从2.32mm增大的区段中，示例的齿槽转矩高于由图10的线C所表示的比较例的齿槽转矩，并且随着第五长度L5增大，齿槽转矩也增大。在第五长度L5从2.32mm减小到2.28mm的区段中，可以看出，随着第五长度L5减小，齿槽转矩也减小。在第五长度L5从2.28mm减小到2.25mm的区段中，尽管可以看出齿槽转矩随着第五长度L5的减小而增大，但是可以看出其值小于比较例的齿槽转矩的值。

特别地，第五长度L5在第一长度L1的43.2％至43.6％的范围内。可以看出，当第五长度L5在2.27mm至2.29mm的范围内时，齿槽转矩相较于比较例减小。

当第五长度L5为2.28mm时，齿槽转矩相对于比较例齿槽转矩的降低率为6.1％，表明齿槽转矩大幅度减小。

在这种情况下，转矩为5.1Nm，并且转矩相对于比较例转矩的降低率为0.38％，表明转矩的降低率小。

图12为示出面包型磁体220和转子芯210的视图，图13为示出面包型磁体220中的齿槽转矩和转矩的表格。

参照图12，面包型磁体220的第二表面221是平坦表面。相应地，转子芯210的外表面212是平坦表面。参照图13，比较例对应于第一长度L1为5.25mm、第四长度L4为0.6mm、第五长度L5为2.28mm的马达，并且该马达包括第二表面221为弯曲表面的磁体220。当马达包括面包型磁体220时，在第一长度L1为5.25mm、第四长度L4为0.6mm、第五长度L5为2.28mm的情况下，尽管齿槽转矩相对于比较例的齿槽转矩的增加率为95.2％(齿槽转矩的大幅度增大)，但是与比较例的转矩相比，仍具有转矩增大了9.9％的优势。

在上述实施例中，已经描述了内转子型马达的示例，但是本发明不限于此。本发明可以应用于外转子型马达。此外，本发明可以用于车辆或家用电器的各种装置。

Claims

1.一种马达，包括：

转子；以及

定子，与所述转子对应设置，

其中，所述转子包括转子芯和设置在所述转子芯上的磁体，

所述定子的齿包括面对所述磁体的第一表面，

所述磁体包括与所述转子芯接触的第二表面、和与所述第二表面间隔开并面对所述第一表面的第三表面，

所述第三表面包括平坦表面，以及

作为所述平坦表面的最短距离的第一长度在所述第一表面的最短距离的第二长度的46％至50％的范围内。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，所述第一长度在所述第二长度的47.2％至47.8％的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的马达，其中，所述第二表面是弯曲表面。

4.根据权利要求3所述的马达，其中，作为所述第三表面与所述定子的齿之间的最短距离的第四长度在所述第一长度的11.5％至15％的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的马达，其中：

所述磁体包括连接所述第二表面和所述第三表面的第四表面；以及

所述第四表面包括平坦表面。

6.根据权利要求5所述的马达，其中：

所述第四表面包括连接到所述第三表面的第一第四表面、和连接所述第一第四表面和所述第二表面的第二第四表面；以及

所述第一第四表面连接到所述第二第四表面，以在两者之间形成角度。

7.根据权利要求6所述的马达，其中，作为所述第二第四表面的最短距离的第五长度在所述第一长度的42％至48％的范围内。

8.根据权利要求7所述的马达，其中，所述第五长度在所述第一长度的43.2％至43.6％的范围内。

9.一种马达，包括：

转子；以及

定子，与所述转子对应设置，

其中，所述转子包括转子芯和设置在所述转子芯上的磁体，

所述定子包括磁轭、和从所述磁轭的内周表面突出的多个齿，

所述多个齿包括面对所述磁体的第一表面，

所述第三表面包括平坦表面，以及

作为所述平坦表面的最短距离的第一长度在第三长度的133％至146％的范围内，所述第三长度作为所述多个齿之中的齿与相邻齿之间的最短距离。

10.根据权利要求9所述的马达，其中，所述第一长度在所述第三长度的136.8％至138.2％的范围内。

11.根据权利要求9或10所述的马达，其中，所述第二表面是弯曲表面。

12.根据权利要求11所述的马达，其中，作为所述第三表面与所述定子的齿之间的最短距离的第四长度在所述第一长度的11.5％至15％的范围内。

13.根据权利要求9或10所述的马达，其中：

所述第四表面包括平坦表面。

14.根据权利要求13所述的马达，其中：

15.根据权利要求14所述的马达，其中，作为所述第二第四表面的最短距离的第五长度在所述第一长度的42％至48％的范围内。

16.根据权利要求15所述的马达，其中，所述第五长度在所述第一长度的43.2％至43.6％的范围内。