CN114902529A - 电机芯部 - Google Patents

电机芯部 Download PDF

Info

Publication number
CN114902529A
CN114902529A CN202080090198.0A CN202080090198A CN114902529A CN 114902529 A CN114902529 A CN 114902529A CN 202080090198 A CN202080090198 A CN 202080090198A CN 114902529 A CN114902529 A CN 114902529A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laminations
stack
core
motor
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080090198.0A
Other languages
English (en)
Inventor
D.史密斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dyson Technology Ltd
Original Assignee
Dyson Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dyson Technology Ltd filed Critical Dyson Technology Ltd
Publication of CN114902529A publication Critical patent/CN114902529A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165Shape, form or location of the slots
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew

Abstract

一种用于电动机的电机芯部包括叠片堆叠。每个叠片具有主体和形成在主体中的多个切口。每个切口包括用于接收磁体的第一部分和从第一部分延伸的第二部分。第一部分沿堆叠具有相同的几何形状,而第二部分沿堆叠具有逐渐变化的几何形状。

Description

电机芯部
技术领域
本发明涉及用于电动机的电机芯部、转子芯部、定子芯部和电动机。
背景技术
电动机通常包括由高磁导率材料(通常为钢)制成的堆叠叠片构成的定子和转子芯部,这些芯部用于围绕设定路径引导磁通量。
永磁电机的已知问题是转矩波动。转矩波动通常通过倾斜转子中使用的磁体来减轻。至少对于内部永磁电机,倾斜磁体也需要倾斜叠片。
还已知倾斜的叠片提供其他功能,包括通过工作的电机泵送空气或其他流体。以前已经提出倾斜转子芯部叠片,使得整个叠片堆叠的各极一起螺旋成扇形构造。在转子旋转期间,倾斜的转子产生推进力,该推进力抽吸空气通过电机。虽然这种转子设计对于在其转子中不包括永磁体的磁阻电机来说可能工作得很好,但是将其应用于内部永磁电机可能会导致复杂且昂贵的磁体形状。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于电动机的电机芯部,该电机芯部包括叠片堆叠,每个叠片包括主体和形成在主体中的多个切口,其中该堆叠中的叠片的至少子组包括具有不同几何形状的对应切口。
根据本发明的第一方面的电机芯部是有益的,主要因为堆叠中的叠片的至少子组包括具有不同几何形状的对应切口。特别地,使用具有不同几何形状的对应切口的叠片,例如在内部永磁电机的转子芯部中,可以允许轴向堆叠叠片,其能够提供转矩波动的减小,这类似于通过相对于彼此倾斜叠片组使得磁体组被倾斜而实现的转矩波动的减小,但是在物理上不必倾斜子组内的叠片,同时还提供与倾斜的叠片相当的净转矩。
在内部永磁电机的转子芯部中使用这种叠片还可以使得转子芯部能够设计成使得切口限定扇形形状,用于在使用中引导和/或泵送空气通过电机芯部,从而提供增强的冷却特性。
使用具有不同几何形状的对应切口的叠片也可能是有益的,例如在内部永磁电机的定子芯部中,其中这种切口可用于提供极面和/或气隙和/或绕组槽形状沿堆叠的轴向长度的变化。
切口可以完全包封在主体的叠片材料内,或者设置在主体周边的凹槽内。这种凹槽仅部分被叠片材料包封,并具有径向朝外的开放边界。
“对应”在这里被理解为存在于叠片子组的所有叠片中,并且至少部分地处于相同的径向和周向位置。子组的不同叠片中的对应切口通常将实现相同的技术功能,并且在形状和尺寸上可以相似。然而,如所要求的,叠片子组的至少一组对应切口具有不同的几何形状。这种几何形状的差异可以是切口的形状或尺寸和/或它们相对于主体中形成的其他切口的位置和/或取向。
在本发明的实施例中,切口可以包括气穴。气穴在这里被理解为设置在转子IPM(内部永磁)电动机中的磁通阻断腔。这种气穴通常用于引导嵌入式永磁体的磁场,从而增加电动机产生的转矩,并在转子电感中产生可用于产生转矩的凸极。虽然在这里被称为气穴,但是应当理解,实际上气穴在使用中可以具有容纳在其中的非磁性材料,例如塑料。
该子组可以包括堆叠的相邻叠片。例如,子组可以包括堆叠的多个相邻叠片,并且对于基本上所有这些相邻叠片,至少一个对应切口的几何形状可以不同。当在多个相邻叠片中逐渐(即以逐步的方式)提供几何形状的变化时,这允许任何期望形状的3D结构和腔的逐层构造。因此,与例如具有相同形状的倾斜叠片的传统堆叠相比,这可以提供更多的自由度。
堆叠的相邻叠片的切口可以至少部分重叠,以限定沿着堆叠的通道。在转子芯部中,这种通道可以配置用于接收和保持永磁体和/或可以包括限定穿过转子芯部的空气流引导的通道。在定子芯部中,这种通道可以构造成用于接收和保持定子绕组,例如以发夹管的形式。当共同限定通道的切口具有不同的几何形状时,通道获得比简单的直棱柱更复杂的3D形状。
切口的几何形状可以沿着堆叠对称地变化。例如,堆叠可以包括中心叠片,并且中心叠片两侧的叠片的切口可以对称变化。
该通道可以包括流动引导件,用于在使用中沿着电机芯部产生和/或引导流体流。这可能是有益的,因为这种流体流可用于泵送流体和/或用于在使用期间冷却电机。当一起限定流动通道的切口具有不同的几何形状时,流动通道可以例如相对于电机芯部的纵向轴线倾斜或弯曲。
子组的每个叠片可以包括用于接收电机轴的中心开口和外周边缘,并且切口可以包括在中心孔和外周边缘之间在主体中形成的切口。如此获得的切口将被叠片材料完全包封。切口和附加特征部可以设置在中心孔的边界处,用于与电机轴的相应特征接合。
切口可以包括用于接收磁体的第一部分和从第一部分延伸的第二部分,第二部分包括气穴,并且子组的第二部分可以包括相对于第一部分不同的形状和/或不同的取向。通过改变气穴的形状和/或取向,可以改变由磁体产生的磁场的磁通量被引导的方向,从而局部改变由气穴的凸极产生的电枢磁通量波动的周期性。结果,通过调整波动使得它们抵消,电机的转矩峰值和平均峰值被降低。结果,电机的转矩峰值和平均峰值之间的差异可以被减小,这可以导致转矩波动的减小。
此外,对于包括相对于彼此倾斜的叠片组的倾斜堆叠,由于叠片组之间的磁体的未对准,在倾斜组之间的边界处会发生磁通量短路。使用具有不同几何形状的第二部分、但是具有相同几何形状的第一部分的相应切口的叠片,可以使磁体沿着堆叠的长度对准,从而防止磁通短路,同时仍然提供转矩波动的减小。这种防止短路的方法可以使电机芯部能够为相同质量的磁体提供更高的净转矩。
在第二方面,本发明提供了一种用于电动机的电机芯部,该电机芯部包括叠片堆叠,每个叠片包括主体和形成在主体中的多个切口,其中每个切口包括用于接收磁体的第一部分和从第一部分延伸的第二部分,其中第一部分沿着堆叠具有相同的几何形状,以便减少电机使用期间的转矩波动,第二部分沿着堆叠具有逐渐变化的几何形状。
切口可以包括形成在主体的外周边缘中的切口。这种切口也称为凹槽,仅部分被叠片材料包封,并具有径向朝外的开放边界。改变形成在主体的外周边缘中的切口的形状可以允许电机芯部,例如定子芯部或转子芯部,沿着堆叠的长度提供变化的气隙。
每个叠片可以包括磁轭、从磁轭延伸的多个定子齿和位于每个定子齿端部处的极面,并且切口可以限定定子齿和/或极面。定子齿之间的绕组槽可以配置用于接收定子绕组。改变切口的几何形状,以及定子齿和极面的几何形状,也有助于减少转矩波动。
叠片可以通过激光切割形成。这可能是有益的,因为与例如冲压相比,激光切割对叠片材料的损害更小,因此在使用中损耗性能可能更好。激光切割还可以以比所需更低的成本实现切口的更大变化,例如,如果切口的类似变化通过冲压形成,由于需要多个冲压工具。
叠片可以包括无定形材料。这可能是有益的,因为无定形材料可以是低损耗材料,这可以在使用中提供性能增益。无定形材料的激光切割可能是有益的,因为无定形材料通常是硬而脆的,因此形成叠片的传统方法,例如冲压,可能由于工具的过度磨损和损坏而不适用于无定形材料的使用。
叠片可以包括硅含量大于3.5%的钢。这可能是有益的,因为它可以在使用中提供增强的效率。
根据本发明的另一方面,提供了一种包括如上所述的电机芯部的电动机。本发明可以用于这种电动机的转子芯部或定子芯部。本发明可以在电动机的转子芯部和定子芯部中实现。
电动机可以包括定子芯部和安装在定子芯部内部以在定子芯部和转子芯部之间限定气隙的转子芯部,电机芯部可以是定子芯部和转子芯部中的一个,并且切口可以形成在电机芯部的边缘,使得气隙沿着堆叠的长度变化。
根据本发明的另一方面,提供了一种制造用于电动机的电机芯部的方法,该方法包括堆叠多个叠片,每个叠片包括主体和被形成在主体中的多个切口,并且该堆叠的叠片的至少子组包括具有不同几何形状的对应切口。
叠片可以被堆叠,使得子组包括堆叠的相邻叠片。
叠片可以被堆叠,使得堆叠的相邻叠片的切口至少部分重叠,以限定沿着堆叠的通道。
根据本发明的另一方面,提供了一种制造用于电动机的电机芯部的方法,该方法包括激光切割多个叠片,使得多个叠片的至少子组包括具有不同几何形状的对应切口,并且堆叠多个叠片以限定电机芯部。
这可能是有益的,因为与例如冲压相比,激光切割对叠片材料的损害更小,因此在使用中损耗性能可能更好。激光切割还可以以比所需更低的成本实现切口的更大变化,例如,如果切口的类似变化通过冲压形成,由于需要多个冲压工具。
叠片可以包括无定形材料。这可能是有益的,因为无定形材料可以是低损耗材料,这可以在使用中提供性能增益。无定形材料的激光切割可能是有益的,因为无定形材料通常又硬又脆,因此传统的形成叠片的方法,例如冲压,可能由于工具的过度磨损和损坏而不适用于无定形材料。
叠片可以被堆叠,使得子组包括堆叠的相邻叠片。
叠片可以被堆叠,使得堆叠的相邻叠片的切口至少部分重叠,以限定沿着堆叠的通道。
本发明的又一方面包括一种制造用于电动机的电机芯部的方法,该方法包括激光切割多个叠片,使得每个叠片包括主体和形成在主体中的多个切口,其中每个切口包括用于接收磁体的第一部分和从第一部分延伸的第二部分,以及堆叠多个叠片以限定电机芯部,并且使得第一部分沿着堆叠具有相同的几何形状,以便减少电机使用期间的转矩波动,第二部分沿着堆叠具有逐渐变化的几何形状。
在适当的情况下,本发明各方面的可选特征可以同样应用于本发明的其他方面。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述本发明的实施例,其中:
图1示意性地示出了根据本发明的转子叠片的一个极区域的正视图。
图2示意性地示出了根据本发明的转子叠片的堆叠的一个极区域的透视图。
图3示意性地示出了根据本发明的定子叠片的堆叠的一个区段的透视图。
图4示意性地示出了类似于图3所示的定子叠片的堆叠的定子叠片的堆叠的一部分的透视图,但是增加了极面切口。
图5示意性地示出了配置定子叠片以改变转子和定子之间的气隙的一种方式的透视图。
图6示意性地示出了根据本发明的转子叠片的堆叠的一个极区域的透视图。
具体实施方式
根据本发明的电机芯部例如可以是转子芯部或定子芯部。根据本发明的电动机可以包括这种转子或定子芯部或两者的组合。下面,参照图1-6,将描述转子芯部和/或定子芯部中的叠片变化的一些特别有用的示例。然而,要注意的是,在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下,可以使用许多其他变型。
图1示意性地示出了根据本发明的转子叠片100的一个极区域的正视图。转子芯部的每个叠片100包括多个这样的极区域,这些极区域一起形成完整的环或圆。在电动机的转子中,多个这样的转子叠片100堆叠在一起以形成转子芯部。转子叠片100具有外半径102和内半径101。
优选地,转子叠片100由单片铁磁材料制成,例如铁、无定形铁或特殊的无定形金属合金(例如
Figure BDA0003709927740000061
)。注意,当转子叠片100由单片材料制成时,图1中所示的侧部仅表示极区域的侧边缘,而不是转子叠片100或转子叠片本身的一部分的侧边缘。叠片100的极区域可以围绕叠片的圆周大致相同,或者可以根据期望的特性而变化。转子叠片100可以使用例如冲压工具或激光切割由较大片的转子叠片材料制成。当需要许多具有不同几何形状的转子叠片时,优选采用全自动激光切割工艺。
在内半径101处,转子叠片通常安装在轴上。轴可以具有基本上等于图1所示的转子叠片100的内半径101的外半径。
该示例中的转子叠片100是IPM(内部永磁体)电机的一部分。每个极区域包括用于接收永磁体的一个或多个磁体穴110、120。每个磁体穴110、120带有两个气穴111、112、121、122,其用于传导磁通量和增加由电机产生的转矩。在现有技术中,这种气穴111、112、121、122通常对称地被设置在磁体穴110、120的两侧。在这里所示的示例性实施例中,气穴111、112、121、122和它们对应的磁体穴110、120是转子叠片100的主体中的相同切口的不同部分。一个较大的内部切口配置用于接收第一磁体。一个较小的外部切口配置用于接收较小的磁体。在其他实施例中,磁体穴110、120和气穴111、112、121、122可以形成为单独的切口。不同转子之间的磁体穴和气穴的数量也可以不同。
这种设计的IPM电机的常见问题是转矩波动。转矩波动是由电机轴旋转时输出转矩的周期性增加或减少引起的。它被测量为一次完整旋转中最大和最小转矩的差值,通常表示为最大或平均转矩的百分比。转矩波动会导致系统产生过大的噪声和振动,最终会影响电机寿命期间的磨损和可靠性。
根据本发明,通过改变沿转子的旋转轴线的极区域的设计,减轻了转矩波动的问题。这是通过改变每个转子叠片100的气穴111、112、121、122相对于磁体穴110、120的几何形状和构造来实现的。从图1中可以看出,该转子叠片110中磁体穴110、120的左侧的气穴111、121比其右侧的气穴112、122更远离它们各自的磁体穴110、120延伸。在同一转子芯部的其他转子叠片100中,气穴111、112、121、122更对称地设置,或者延伸到磁体穴110、120的右侧更远,而不是延伸到左侧。由于不同转子叠片100的气穴111、112、121、122的几何形状不同,磁通量在不同转子叠片100中以稍微不同的取向被引导。因此,转矩波动减少,甚至完全避免。除了改变气穴111、112、121、122的相对取向之外,或者作为其替代,通过改变它们的尺寸或形状可以获得类似的优点。
图2示意性地示出了根据本发明的转子叠片100的堆叠的一个极区域的透视图。仅为清晰起见,该图未显示单独的转子叠片。在图中,虚线表示磁体穴110、120和气穴111、112、121、122的边界如何穿过转子叠片100的堆叠。优选地,磁体穴110、120在整个堆叠中具有相同的位置和几何形状。这使得使用简单的磁体形状成为可能,例如直棱柱或者甚至是矩形件。可以使用替代的磁体形状,例如斜棱柱,如果叠片堆叠中的磁体穴110、120的集合被成形为接收和保持这种磁体形状的话。
当沿着转子的旋转轴线从第一叠片(在前面)到最后一个叠片(在后面)跟随堆叠中的转子叠片时,气穴111、121、112、122具有逐渐变化的几何形状。结果,磁通量在堆叠的正面与后面以不同方向引导。除了同样参照图1描述的气穴111、112、121、122之外,该图中的转子叠片包括位于外半径102处的另一凹槽或切口130,该凹槽或切口130可以进一步帮助改变磁通量的方向,但是也引入了转子和定子之间的气隙宽度的变化。
转子叠片100的其他极区域可以呈现相同或不同的几何变化。类似地,整个转子芯部可以由多个相同、相似或不同的叠片堆叠组成,如该图所示。例如,转子叠片100的相邻堆叠可以是该图中所示的镜像版本。通过将转子叠片100的相邻堆叠倾斜不同于磁极张角(360°除以每个转子叠片100中的极区域的数量)的角度,可以实现额外的转矩波动减轻。
通常,电动机的定子也由多个堆叠的叠片制成。定子叠片几何形状的变化可用于以类似于上述转子叠片100的方式减轻转矩波动和/或改变气隙宽度。这种定子叠片变化可以作为转子叠片变化的替代或补充。
图3示意性地示出了根据本发明的定子叠片200的堆叠的一个区段的透视图。再次地,所示区段没有示出整个定子叠片200,而只是其一部分。定子叠片200可以由与转子叠片100相同或相似的材料制成,并且可以以相似的方式生产。为了避免浪费太多材料,转子叠片100和定子叠片200可以由相同片的叠片材料制成。当然,这只有在转子和定子芯部由相同材料制成的情况下才有可能。
每个定子叠片200包括磁轭203和从磁轭203延伸的多个定子齿211。定子叠片200的主体中的多个切口限定了定子齿。切口形成绕组槽210,绕组槽210被成形为接收发夹管或定子绕组。相邻的绕组槽210通过定子齿211彼此分开。在每个定子齿211的径向内端处,设置极面212。极面212通常比定子齿211宽,以便至少部分封闭绕组槽210。相邻极面212之间的定子开口213用于引导定子产生的磁场。为了提供定子开口213,切口以在定子叠片200的内半径处具有开放边界的凹槽形式提供。
当所有绕组槽210、定子齿211和极面都相同时,周期性的转矩变化会导致转矩波动。根据本发明,如图3所示,通过在定子设计中引入不对称性,可以减轻或避免这种影响。例如,通过改变槽开口213相对于对应绕组槽210的宽度和/或位置,槽开口213相对于电机的旋转轴线的取向、槽开口213的宽度和相邻槽开口213之间的距离可以沿着电机的中心轴线和/或围绕定子的圆周变化。至于转子,定子特征的这些变化是通过提供和适当布置具有不同设计的切口的多个叠片而获得的。穿过定子叠片200的堆叠的逐渐设计变化可以提供如图3所示的倾斜和锥形槽开口。
定子叠片变化优选地使得相邻定子叠片200的对应绕组槽210具有相同的几何形状并且处于相同的位置。结果,定子芯部的绕组槽210将被成形为直棱柱,并且定子叠片几何形状的变化不会影响定子接线的放置和安装。同样,在每个定子叠片200内,优选的是,所有绕组槽具有相同的形状和尺寸,并且与它们相邻的绕组槽210相距规则的距离。在大多数用于电动车辆的现代电动机中,发夹管用于定子绕组。特别是当使用发夹管时,具有几何形状相同的对称布置的定子芯部和直绕组槽210是有用的。
图4示意性地示出了类似于图3所示的定子叠片堆叠的定子叠片200的堆叠200的一部分的透视图,但是增加了极面切口214或极面212中的凹槽。极面切口214以类似于图2所示的转子叠片切口130的方式导致气隙宽度的变化。同样在定子中,可以使用改变气隙宽度的替代方式。例如,定子齿211(包括极面212)的长度可以在同一定子叠片200的定子齿211之间和/或相邻定子叠片200的对应定子齿211之间变化。
图5示意性地示出了定子的一部分的透视图,其中不同的定子叠片200具有不同长度的定子齿211。结果,一些定子叠片200的极面212a将比其它定子叠片200的极面212b更靠近转子的外半径102,并且转子和定子之间的气隙宽度沿着转子的旋转轴线变化。代替这种逐步过渡,过渡可以更平滑,极面212朝向或远离转子的相对外表面逐渐成锥形。
图6示意性地示出了根据本发明的转子叠片600的堆叠的一个极区域的透视图。在图6中,示出了极区域,其中两个永磁体610、620插入到它们的磁体穴中。与图1和图2所示的转子叠片100的更显著的区别在于,导向叶片160从转子叠片600的极区域区段的内半径601延伸。在导向叶片160的径向内端处,设置有支撑毂170。支撑毂170的内表面配置为安装到电动机的中心旋转轴上。
从极区域延伸的导向叶片部分160在不同的转子叠片600中被不同地定位。在堆叠的顶部上的转子叠片600中,导向叶片部分160靠近极区域的右边缘。在该图所示的位于堆叠底部处的转子叠片600中,导向叶片部分160靠近极区域的左边缘。通过以这种方式堆叠转子叠片600,获得了弯曲的导向叶片160,其可以在转子旋转时推进和引导空气或其他流体。通过改变构成转子芯部的转子叠片600的转子叠片几何形状,可以获得任何合适设计的导向叶片160。作为弯曲的导向叶片160的替代,可以使用相对于转子的旋转轴线倾斜的直叶片。此外,导向叶片表面可以不像图6所示的那样平坦,而是可以包括额外特征(切口或附件),以优化旋转转子产生的空气流和/或发出的噪音。
避免或减轻转矩波动、改变转子和定子之间的气隙以及提供空气引导仅仅是本发明背后的思想的几个示例性应用,即改变叠片几何形状以允许在电动机的转子和/或定子中提供任意形状的3D特征。可以以这种方式提供的其他有用的3D特征是例如用于容易地将磁体、电线、传感器、电子器件、转子轴或电机壳体连接到电机芯部的机械保持特征。
虽然图1-6中所示的本发明主要是参照IPM电动机进行描述的,但是叠片几何形状的类似变化在其他类型的电动机中同样有用,例如磁阻电机或表面永磁电机(SPM),用于提供定位和保持特征,当空气流穿过电机时,改善空气流(阻力)声学(音调噪声)行为。而且通过去除不同轴向位置的未充分利用的叠片材料来减轻质量。如在上述示例中,这种电机的转子和/或定子的叠片的几何形状变化可以是叠片的形状和轮廓的变化,叠片中切口的位置、取向和几何形状的变化,或者两者的组合。

Claims (19)

1.一种用于电动机的电机芯部,所述电机芯部包括叠片堆叠,每个叠片包括主体和形成在主体中的多个切口,其中每个切口包括用于接收磁体的第一部分和从第一部分延伸的第二部分,其中第一部分沿着堆叠具有相同的几何形状,以便减少电机使用期间的转矩波动,第二部分沿着堆叠具有逐渐变化的几何形状。
2.根据权利要求1所述的电机芯部,其中,切口的第二部分包括气穴。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电机芯部,其中,所述堆叠的相邻叠片的切口的第二部分至少部分重叠,以限定沿着堆叠的通道。
4.根据权利要求3所述的电机芯部,其中,所述通道包括流动引导件,用于在使用中沿着电机芯部产生和/或引导流体流。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中,切口的第二部分的几何形状沿堆叠对称变化。
6.根据权利要求5所述的电机芯部,其中,所述堆叠包括中心叠片,并且在所述中心叠片的两侧上的叠片的切口的第二部分的几何形状对称地变化。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中,切口的第二部分被完全包封在主体内。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电机芯部,其中,切口的第二部分包括形成在主体的外周边缘中的切口。
9.根据权利要求8所述的电机芯部,其中每个叠片包括磁轭、从磁轭延伸的多个定子齿和位于每个定子齿的端部处的极面,并且切口限定了定子齿和/或极面。
10.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中每个叠片包括用于接收电机轴的中心开口以及和外周边缘,并且切口包括形成在中心孔和外周边缘之间在主体中的切口。
11.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中,所述第二部分相对于所述第一部分具有不同的形状和/或不同的取向。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中,所述叠片通过激光切割形成。
13.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中,所述叠片包括无定形材料。
14.根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部,其中,所述叠片包括硅含量大于3.5%的钢。
15.一种电动机,包括根据上述权利要求中任一项所述的电机芯部。
16.根据权利要求15所述的电动机,其中,电动机包括定子芯部和安装在定子芯部内部的转子芯部,以在定子芯部和转子芯部之间限定气隙,电机芯部是定子芯部和转子芯部中的一个,并且切口形成在电机芯部的边缘中,使得气隙沿着堆叠的长度变化。
17.一种制造用于电动机的电机芯部的方法,所述方法包括激光切割多个叠片,使得每个叠片包括主体和形成在主体中的多个切口,其中每个切口包括用于接收磁体的第一部分和从第一部分延伸的第二部分;以及堆叠多个叠片以限定电机芯部,并且使得第一部分沿着堆叠具有相同的几何形状,以便减少电机使用期间的转矩波动,第二部分沿着堆叠具有逐渐变化的几何形状。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述叠片包括无定形材料。
19.根据权利要求17或18所述的方法,其中,所述叠片被堆叠,使得堆叠的相邻叠片的切口的第二部分至少部分重叠,以限定沿着堆叠的通道。
CN202080090198.0A 2019-12-23 2020-11-30 电机芯部 Pending CN114902529A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1919242.6 2019-12-23
GB1919242.6A GB2590677B (en) 2019-12-23 2019-12-23 A motor core
PCT/GB2020/053071 WO2021130470A1 (en) 2019-12-23 2020-11-30 A motor core

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114902529A true CN114902529A (zh) 2022-08-12

Family

ID=69323051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080090198.0A Pending CN114902529A (zh) 2019-12-23 2020-11-30 电机芯部

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN114902529A (zh)
GB (1) GB2590677B (zh)
WO (1) WO2021130470A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021107454B4 (de) 2021-03-25 2023-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Statoreinrichtung für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000278895A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Nissan Motor Co Ltd 電動機のロータ
JP2001025209A (ja) * 1999-07-05 2001-01-26 Nissan Motor Co Ltd 電動機のロータ
JP4942259B2 (ja) * 2001-07-11 2012-05-30 パナソニック株式会社 電動機
US6954010B2 (en) * 2002-05-06 2005-10-11 Aerovironment, Inc. Lamination cooling system
JP4752613B2 (ja) * 2006-05-19 2011-08-17 株式会社デンソー 積層部品の製造方法
JP5434415B2 (ja) * 2009-09-14 2014-03-05 株式会社豊田自動織機 永久磁石埋設型回転電機
WO2012026158A1 (ja) * 2010-08-26 2012-03-01 三菱電機株式会社 回転電機及びそのステータコアを製造するためのステータコアの製造装置
US20120080983A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-05 Trevor Iund Stator with cooling system and associated motor
US8362661B2 (en) * 2010-10-06 2013-01-29 General Electric Company Ventilated rotor and stator for dynamoelectric machine
CN102820743B (zh) * 2012-08-16 2016-07-06 安泰科技股份有限公司 非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心及其制造方法
CN103560634B (zh) * 2013-11-18 2015-11-18 上海特波电机有限公司 电动汽车用内置式永磁同步电机
CN105379070A (zh) * 2014-06-06 2016-03-02 株式会社小松制作所 电动机
KR101947292B1 (ko) * 2014-09-18 2019-02-12 프리펠 테크놀로지스, 엘엘씨 전기 기계 엔드 턴 냉각 장치
WO2016123507A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Prippel Technologies, Llc Electric machine stator with liquid cooled teeth
US20180358846A1 (en) * 2016-01-20 2018-12-13 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet synchronous motor, compressor, and air conditioner
DE102016223084A1 (de) * 2016-11-23 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Lamelle für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine sowie Rotor oder Stator mit der Lamelle
US11283332B2 (en) * 2017-07-05 2022-03-22 Mitsubishi Electric Corporation Rotating electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
GB2590677B (en) 2023-09-27
WO2021130470A1 (en) 2021-07-01
GB201919242D0 (en) 2020-02-05
GB2590677A (en) 2021-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8242654B2 (en) Rotor and motor
JP5288698B2 (ja) 永久磁石式リラクタンス型回転電機
KR101911978B1 (ko) 토크 리플을 감소시킨 스포크 영구 자석 머신 및 그 제조 방법
CN105474512B (zh) 同步电动机
EP1612912A1 (en) Permanent magnet electric machine
US20180205274A1 (en) Rotor for permanent magnet embedded-type motor and motor using the same
CN108462268B (zh) 旋转电机的转子
JP5073692B2 (ja) 回転電機
CN110784031A (zh) 具有不对称磁极的电机转子
CN114902529A (zh) 电机芯部
WO2010110150A1 (ja) 永久磁石埋込型電動機
JP2019146332A (ja) 回転電機のロータ
JP2007282488A (ja) 発電機回転子の冷却を改善するための流線形ボディウェッジブロックおよび方法
CN114175464A (zh) 电动机
JP6420488B2 (ja) 永久磁石式回転電動機およびこれを用いた圧縮機
CN112152351A (zh) 用于电机的转子、用于车辆的电机及车辆
JP6169496B2 (ja) 永久磁石式回転電機
EP4280425A1 (en) Cooling of a stator segment
JP2019162005A (ja) ブラシレスモータ、及び送風装置
US20240146127A1 (en) Rotor for a rotary electric machine
CN219181256U (zh) 磁阻机械
CN114846724A (zh) 具有可变气隙的同步磁阻机
WO2023136117A1 (ja) 回転電機
JP6886994B2 (ja) 永久磁石電動機
KR102652487B1 (ko) 라인 기동식 동기 릴럭턴스 전동기의 회전자 배리어 구조

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination