CN116235385A - 马达 - Google Patents

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CN116235385A
CN116235385A CN202180060463.5A CN202180060463A CN116235385A CN 116235385 A CN116235385 A CN 116235385A CN 202180060463 A CN202180060463 A CN 202180060463A CN 116235385 A CN116235385 A CN 116235385A
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片振秀
金成真
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Abstract

本发明可提供一种马达,该马达包括轴、联接到轴的转子和设置成对应于转子的定子,其中转子包括转子芯和联接到转子芯的磁体,磁体包括沿周向设置在转子芯的外周表面上的第一单元磁体和与第一单元磁体相邻设置的第二单元磁体,第一单元磁体包括面向转子芯的第一表面和面向定子的第一弯曲表面,第二单元磁体包括面向转子芯的第二表面和面向定子的第二弯曲表面,第一表面在周向上的长度不同于第二表面在周向上的长度,并且第一弯曲表面的曲率半径不同于第二弯曲表面的曲率半径。

Description

马达
技术领域
本发明涉及一种马达。
背景技术
电动助力转向(EPS)系统是一种确保车辆转弯稳定性并提供快速回复力以使驾驶员能够安全驾驶车辆的设备。EPS系统根据由车速传感器、转矩角传感器、转矩传感器等检测到的驱动条件,通过使用电子控制单元(ECU)驱动马达来控制车辆的转向轴以使其被驱动。
马达包括定子和转子。定子可包括构成多个槽的齿,转子可包括面向齿的多个磁体。相邻的齿彼此间隔开以构成开口槽。在这种情况下,当转子旋转时,由于由金属材料形成的定子和作为空的空间的开口槽之间的磁导率的差异,可能产生齿槽转矩。这种齿槽转矩有影响输出动力或转向灵敏度的问题。
发明内容
技术问题
因此,实施例旨在解决上述问题,并旨在提供一种能够减小齿槽转矩的马达。
本发明要实现的目的不限于上述目的,本领域技术人员将通过以下描述清楚地理解上述未描述的其他目的。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种马达,该马达包括轴、联接到轴的转子和设置成对应于转子的定子,其中转子包括转子芯和联接到转子芯的磁体,磁体包括沿周向设置在转子芯的外周表面上的第一单元磁体和与第一单元磁体相邻设置的第二单元磁体,第一单元磁体包括面向转子芯的第一表面和面向定子的第一弯曲表面,第二单元磁体包括面向转子芯的第二表面和面向定子的第二弯曲表面,第一表面在周向上的长度不同于第二表面在周向上的长度,并且第一弯曲表面的曲率半径不同于第二弯曲表面的曲率半径。
第一表面在周向上的长度可以在第二表面的长度的91%至97%的范围内,并且第一弯曲表面的曲率半径可以在第二弯曲表面的曲率半径的95%至100%的范围内。
第一表面在周向上的长度可以在第二表面在周向上的长度的93%至95%的范围内,并且第二弯曲表面的曲率半径可以在第一弯曲表面的曲率半径的95%至100%的范围内。
第一表面在周向上的长度可以在第二表面在周向上的长度的91%至93%的范围内,并且第二弯曲表面的曲率半径可以在第一弯曲表面的曲率半径的95%至100%的范围内。
第二表面在周向上的长度可以在第一表面在周向上的长度的91%至93%的范围内,并且第二弯曲表面的曲率半径可以在第一弯曲表面的曲率半径的100%至105%的范围内。
本发明的另一方面提供了一种马达,该马达包括轴、联接到轴的转子和设置成对应于转子的定子,其中转子包括转子芯和联接到转子芯的磁体,磁体包括沿周向表面设置在转子芯的外周表面上的第一单元磁体和设置为与第一单元磁体相邻的第二单元磁体,第一单元磁体的与转子芯接触的表面的面积不同于第二单元磁体的与转子芯接触的表面的面积,并且第一单元磁体的弯曲表面的曲率半径不同于第二单元磁体的弯曲表面的曲率半径。
本发明的又一方面提供了一种马达,该马达包括轴、联接到轴的转子和设置成对应于转子的定子,其中转子包括转子芯和联接到转子芯的磁体,磁体包括沿周向设置在转子芯的外周表面上的第一单元磁体和邻近第一单元磁体设置的第二单元磁体,在周向上,与转子芯接触的第一单元磁体的长度和与转子接触的第二单元磁体的长度不同,并且在半径方向上,第一单元磁体的最大厚度与第二单元磁体的最大厚度不同。
第一单元磁体和第二单元磁体可以在周向上交替设置。
转子芯可以包括与磁体接触的第三表面,并且第三表面可以是平坦表面。
在半径方向上,第一单元磁体的最小厚度可以不同于第二单元磁体的最小厚度。
第一单元磁体和定子的齿之间的最小距离可以不同于第二单元磁体与定子的齿之间的最小距离。
一对第一单元磁体可以相对于轴中心对称地设置,并且一对第二单元磁体可以相对于轴中心对称设置。
有益效果
根据实施例,存在减小齿槽转矩的有益效果。
附图说明
图1是示出根据实施例的马达的视图。
图2是示出定子和转子的视图。
图3是示出图2所示的磁体的放大图。
图4是示出磁体的厚度的视图。
图5是示出对比示例的齿槽转矩的波形与图3所示的示例的齿槽转矩的波形的对比的一组曲线图。
图6是示出在第一条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面的曲率半径相对应的齿槽转矩的曲线图。
图7是示出在第一条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面的曲率半径相对应的齿槽转矩的表。
图8是示出其上设置有不同形状和不同尺寸的磁体的转子的视图。
图9是示出图8所示视图的放大视图。
图10是示出图8的磁体的厚度的视图。
图11是示出对比示例的齿槽转矩的波形与图9所示的示例的齿槽转矩的波形的对比的一组曲线图。
图12是示出在第二条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面的曲率半径相对应的齿槽转矩的曲线图。
图13是示出在第二条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面的曲率半径相对应的齿槽转矩的表。
具体实施方式
平行于轴的纵向方向(竖直方向)的方向将被称为轴向,基于该轴,垂直于轴向的方向将被称为径向,并且沿着围绕轴在径向上具有半径的圆的方向将被称为周向。
图1是示出根据实施例的马达1的视图。
参考图1,根据实施例的马达1可以包括轴10、转子20、定子30、壳体400、母线500、感测单元600和基板700。在下文中,术语“向内”被称为从壳体400朝向位于马达中心的轴10的方向,术语“向外”被称为从轴10朝向壳体400的方向,其与向内相反。
轴10可以联接到转子20。当在被供应电流的定子30和转子20之间发生电磁相互作用时,转子20旋转,并且轴10与转子20一起旋转。轴10由轴承可旋转地支撑。轴10可以连接到车辆的转向系统,并且动力可以通过轴10传递到车辆的转向系统。
转子20通过与定子30的电相互作用而旋转。转子20可以设置在定子30的内部。转子20可以包括转子芯21和设置在转子芯21上的磁体22。在这种情况下,转子20可以是表面永磁体(SPM)型转子,其中磁体22设置在转子芯21的外周表面上。
定子30设置在转子20的外部。定子30可以包括定子芯31、安装在定子芯31上的绝缘体32和安装在绝缘体32上的线圈33。线圈33可以缠绕在绝缘体32周围。绝缘体32设置在线圈33和定子芯31之间,以用于将定子芯31与线圈33电绝缘。线圈33引起与转子20的磁体22的电相互作用。
图2是示出定子30和转子20的视图。
参照图2,定子芯31可以包括轭31a和齿31b。每个齿31b可以从这些轭31a之一的内周表面突出。齿31b可以设置为多个齿31b。齿31b的数量可以不同地改变为对应于磁体22的数量。例如,齿31b的数量为12以形成12个槽。磁体的数量可以是8。可以通过组合包括轭31a和齿31b的多个分割的芯而形成定子芯31。同时,凹口31c可以设置在每个齿31b的边缘上。这是为了减小齿槽转矩。
磁体22设置在转子芯21的外周表面上。磁体22可以包括多个第一单元磁体100和多个第二单元磁体200。第一单元磁体100和第二单元磁体200可以围绕轴中心C0在周向上彼此相邻设置。第一单元磁体100和第二单元磁体200可以围绕轴中心C0交替设置。
一对第一单元磁体100可以相对于轴中心C0对称地设置。此外,一对第二单元磁体200也可以相对于轴中心C0对称地设置。例如,可以设置4个第一单元磁体100和4个第二单元磁体200。
图3是示出图2所示的磁体22的放大图。
参照图3,每个第一单元磁体100的形状和大小与每个第二单元磁体200的形状和大小不同。这是为了改变齿槽转矩的波形以减小齿槽转矩。
第一单元磁体100可以包括第一表面110和第一弯曲表面120。第一表面110可以是与转子芯21接触的表面,并且可以是平坦表面。第一弯曲表面120可以是面向定子芯31的齿31b的表面,并且可以是弯曲表面。第一表面110和第一弯曲表面120通过侧表面连接。在轴向上,第一表面110可以被视为直线,而第一弯曲表面120可以被视为曲线。第一单元磁体100可以具有面包型(bread type)形状。
第二单元磁体200可以包括第二表面210和第二弯曲表面220。第二表面210可以是与转子芯21接触的表面,并且可以是平坦表面。第二弯曲表面220可以是面向定子芯31的齿的表面,并且可以是弯曲表面。第二表面210和第二弯曲表面220可以通过侧表面连接。当沿轴向观察时,第二表面210可以是直线,而第二弯曲表面220可以是曲线。第二单元磁体200也可以具有面包型形状。
第一表面110在周向上的长度L1可以不同于第二表面210在周向上的长度L2。当第一表面110和第二表面210是平坦表面时,第一表面110在周向上的长度L1和第二表面210在周向上的长度L2中的每一个都是在周向上从磁体22的一端到另一端的直线距离。第二表面210在周向上的长度L2可以大于第一表面110在周向上的长度L1。
此外,第一弯曲表面120的曲率半径R1可以不同于第二弯曲表面220的曲率半径R2。第一弯曲表面120的曲率半径R1对应于从第一曲率中心C1到第一弯曲表面120的半径。第二弯曲表面220的曲率半径R2对应于从第二曲率中心C2到第二弯曲表面220的半径。第一曲率中心C1和第二曲率中心C2可以位于在径向上与轴中心C0隔开预定距离的点处。第一弯曲表面120的曲率半径R1可以大于第二弯曲表面220的曲率半径R2。
同时,转子芯21可以包括与磁体22接触的第三表面21b。第三表面21b可以是平坦表面。
图4是示出磁体22的厚度的图。
参照图4,在径向上,第一单元磁体100的厚度和第二单元磁体200的厚度可以不同。
例如,第一单元磁体100的最大厚度T1和第二单元磁体200的最大厚度T2可以不同。在径向上,磁体22的最大厚度可以是基于穿过轴中心C0和磁体22的周向上的长度中心的基准线在第一表面110和第一弯曲表面120之间或第二表面210和第二弯曲表面220之间的直线距离。第一单元磁体100的最大厚度T1可以大于第二单元磁体200的最大厚度T2。
例如,第一单元磁体100的最小厚度T3和第二单元磁体200的最小厚度T4可以不同。在径向上,磁体22的最小厚度可以是基于穿过轴中心C0和磁体22的在周向上的端部的基准线在第一表面110和第一弯曲表面120之间的直线距离或者第二表面210和第二弯曲表面220之间的直线距离。第一单元磁体100的最小厚度T3可以大于第二单元磁体200的最小厚度T4。
图5是示出对比示例的齿槽转矩的波形与图3所示的示例的齿槽转矩的波形的对比的一组曲线图。
图5(a)是示出对比示例的齿槽转矩的波形的曲线图,图5(b)是示出示例的齿槽转矩的波形的曲线图。
对比示例是其中所有磁体22具有相同形状和尺寸的马达。然而,示例是其中形状和尺寸不同的第一单元磁体100和第二单元磁体200在周向上交替设置的马达。在对比示例的情况下,可以看出齿槽转矩高,因为对应于旋转角的齿槽转矩波形达到最大值Max(约0.025Nm)或最小值Min(约-0.025Nm)的次数大。然而,在该示例的情况下,可以看出齿槽转矩显著减小,因为对应于旋转角的齿槽转矩的波形达到最大值Max(约0.005Nm)或最小值Min(约-0.007Nm)的次数显著减小。
齿槽转矩的减小范围可以根据第一单元磁体100和第二单元磁体200之间的形状和尺寸的差异来确定。
第一表面110在周向上的长度L1可以在第二表面210在周向上的长度L2的91%至97%的范围内。优选地,第一表面110在周向上的长度L1可以在第二表面210在周向上的长度L2的93%至95%的范围内。在这种情况下,第二弯曲表面220的曲率半径R2可以在第一弯曲表面120的曲率半径R1的95%至100%的范围内。
图6是示出在第一条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面220的曲率半径R2相对应的齿槽转矩的曲线图,图7是示出在第一条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面220的曲率半径R2相对应的齿槽转矩的表。
如图6和图7所示,在第一条件下,测量与第二弯曲表面220的曲率半径R2相对应的齿槽转矩。
第一条件是第一表面110在周向上的长度L1为12.5mm,第二表面210在周向上的长度L2为13.0mm,第一弯曲表面120的曲率半径R1为10.0mm,并且磁体22不存在偏斜角。在对比示例的情况下,第一条件是,在与转子芯21接触的所有磁体22中,周向上的长度等于13.0mm,所有磁体22的面向定子芯31的弯曲表面的曲率半径等于10mm,并且磁体22也不存在偏斜角。因此,在第一条件下,第一单元磁体100的曲率半径和对比示例的曲率半径相同,第二单元磁体200的长度和对比示例的长度相同。此外,第一单元磁体100的长度小于对比示例的长度。在第一条件下,第一表面110在周向上的长度L1是第二表面210在周向上的长度L2的96.1%。
参照图6和图7,图6的线P1示出了对比示例的齿槽转矩(44.4Nm)。在第一条件下,可以看出,随着第二弯曲表面220的曲率半径R2从9.5mm变为9.9mm时,齿槽转矩逐渐减小,并且当第二弯曲表面220的曲率半径R2为9.6mm或9.7mm时,测得齿槽转矩低于对比示例的齿槽转矩(44.4Nm)。
可以看出,当第二弯曲表面220的曲率半径R2为9.7mm时测得的齿槽转矩最大地减小到12.1Nm,这是对比示例的72.8%。可以看出,当第二弯曲表面220的曲率半径R2为9.8mm或9.9mm时,与当第二弯曲表面220的曲率半径R2为9.7mm时相比,齿槽转矩增加,但与对比示例相比,齿槽转矩分别减少58.3%和50.2%。
可以看出,当第二弯曲表面220的曲率半径R2小于9.5mm或大于10.2mm时,与对比示例相比,齿槽转矩增加了不少。
由于对比示例的曲率半径和第一单元磁体100的曲率半径是10mm并且相同,可以看出,在第二弯曲表面220的曲率半径R2在第一弯曲表面120的曲率半径R1的95%至100%的范围内的区间中,齿槽转矩测量为低于对比示例的齿槽转矩。
图8是示出其上设置有具有不同形状和不同尺寸的磁体22的转子20的视图,图9是示出图8中磁体22的放大视图,图10是示出了图8中的磁体22的厚度的视图。
参照图8至图10,第二表面210在周向上的长度L2可以大于第一表面110在周向上的长度L1。第二表面210在周向上的长度L2与第一表面110在周向上的长度L1之间的差值可以大于图4中所示的磁体22的第二表面210在周向上的距离L2与第一表面110在周向上的距离L1之间的差值。与图4的磁体22不同,第二弯曲表面220的曲率半径R2可以大于第一弯曲表面120的曲率半径R1。与图4的磁体22不同,第一单元磁体100的最大厚度T1可以小于第二单元磁体200的最大厚度T2。然而,第一单元磁体100的最小厚度T3可以大于第二单元磁体200的最小厚度T4。
图11是示出对比示例的齿槽转矩的波形与图9所示的示例的齿槽转矩的波形的对比的一组曲线图。
图11(a)是示出对比示例的齿槽转矩的波形的曲线图,图11(b)是示出示例的齿槽转矩的波形的曲线图。
对比示例是所有磁体22的形状和尺寸相同的马达。然而,示例是其中形状和尺寸不同的第一单元磁体100和第二单元磁体200在周向上交替设置的马达。在对比示例的情况下,可以看出齿槽转矩高,因为对应于旋转角的齿槽转矩波形达到最大值Max(约0.025Nm)或最小值Min(约-0.025Nm)的次数大。然而,在示例的情况下,可以看出齿槽转矩显著减小,因为对应于旋转角的齿槽转矩波形达到最大值Max(约0.008Nm)或最小值Min(约-0.008Nm)的次数显著减小。
在图9所示的磁体22中,第一表面110在周向上的长度L1可以在第二表面210在周向上的长度L2的91%至93%的范围内。在这种情况下,第二弯曲表面220的曲率半径R2可以在第一弯曲表面120的曲率半径R1的95%至100%的范围内。可选地,第二弯曲表面220的曲率半径R2可以在第一弯曲表面120的曲率半径R1的100%至105%的范围内。
图12是示出在第二条件下与根据实施例的马达的第二弯曲表面220的曲率半径R2相对应的齿槽转矩的曲线图,图13是示出在第二条件下与根据本实施例的马达的第二弯曲表面220的曲率半径R2相对应的齿槽转矩的表。
如图12和图13所示,在第二条件下,测量与第二弯曲表面220的曲率半径R2相对应的齿槽转矩。
第二条件是,第一表面110在周向上的长度L1为12.0mm,第二表面210在周向上的长度L2为13.0mm,并且第一弯曲表面120的曲率半径R1为10.0mm。在对比示例的情况下,条件是,在与转子芯21接触的所有磁体22中,周向上的长度等于13.0mm,并且所有磁体22的面向定子芯31的弯曲表面的曲率半径等于10mm。因此,在第一条件下,第一单元磁体100的曲率半径与对比示例的曲率半径相同,第二单元磁体200的长度与对比示例的磁体的长度相同。此外,第一单元磁体100的长度小于对比示例的磁体的长度。在第二条件下,第一表面110在周向上的长度L1是第二表面210在周向上的长度L2的92.3%。
参考图12和图13,图12的线P2示出了对比示例的齿槽转矩(44.4Nm)。在第二条件下,随着第二弯曲表面220的曲率半径R2从9.5mm变为9.9mm,齿槽转矩减小。可以看出,当第二弯曲表面220的曲率半径R2在9.6mm至9.7mm的范围内时,齿槽转矩被测量为低于对比示例的齿槽转矩(44.4Nm)。可以看出,在第二弯曲表面220的曲率半径R2在9.5mm至9.9mm的范围内的区间中,当第二弯曲表面220的曲率半径R2为9.9mm时测得的齿槽转矩最大地减小至19.7Nm,为对比示例的齿槽转矩的55.6%。
同时,可以看出,在第二弯曲表面220的曲率半径R2在10.1mm至10.4mm的范围内的区间中,尽管与当第二弯曲表面220的曲率半径R2为9.9mm时相比齿槽转矩增大,但齿槽转矩比对比示例的齿槽转矩小得多。可以看出,在第二弯曲表面220的曲率半径R2在9.5mm至10.5mm的范围内的区间中,当第二弯曲表面220的曲率半径R2为10.1mm时测量的齿槽转矩最大地减小到16.8Nm,这是对比示例的齿槽转矩的62.2%。
可以看出,当第二弯曲表面220的曲率半径R2小于9.5mm或大于10.5mm时,与对比示例相比,齿槽转矩增加了不少。
由于对比示例的曲率半径和第一单元磁体100的曲率半径是10mm并且相同,可以看出,在第二弯曲表面220的曲率半径R2在第一弯曲表面120的曲率半径R1的95%至100%的范围内和100%至105%的范围内的区间中,齿槽转矩被测量为低于对比示例的齿槽转矩。
上述实施例可用于车辆、家用电器等的各种装置中。

Claims (10)

1.一种马达,包括:
轴;
转子,联接到所述轴;和
定子,设置成对应于所述转子,
其中所述转子包括转子芯和联接到所述转子芯的磁体,
所述磁体包括沿周向设置在所述转子芯的外周表面上的第一单元磁体和与所述第一单元磁体相邻设置的第二单元磁体,
所述第一单元磁体包括面向所述转子芯的第一表面和面向所述定子的第一弯曲表面,
所述第二单元磁体包括面向所述转子芯的第二表面和面向所述定子的第二弯曲表面,
所述第一表面在所述周向上的长度不同于所述第二表面在所述周向上的长度,并且
所述第一弯曲表面的曲率半径不同于所述第二弯曲表面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的马达,其中:
所述第一表面在所述周向上的长度在所述第二表面在所述周向上的长度的91%至97%的范围内;以及
所述第一弯曲表面的所述曲率半径在所述第二弯曲表面的所述曲率半径的95%至100%的范围内。
3.根据权利要求1所述的马达,其中:
所述第一表面在所述周向上的长度在所述第二表面在所述周向上的长度的93%至95%的范围内;以及
所述第二弯曲表面的所述曲率半径在所述第一弯曲表面的所述曲率半径的95%至100%的范围内。
4.根据权利要求1所述的马达,其中:
所述第一表面在所述周向上的长度在所述第二表面在所述周向上的长度的91%至93%的范围内;以及
所述第二弯曲表面的所述曲率半径在所述第一弯曲表面的所述曲率半径的95%至100%的范围内。
5.根据权利要求1所述的马达,其中:
所述第二表面在所述周向上的长度在所述第一表面在所述周向上的长度的91%至93%的范围内;以及
所述第二弯曲表面的所述曲率半径在所述第一弯曲表面的所述曲率半径的100%至105%的范围内。
6.一种马达,包括:
轴;
转子,联接到所述轴;和
定子,设置成对应于所述转子,
其中所述转子包括转子芯和联接到所述转子芯的磁体,
所述磁体包括沿周向设置在所述转子芯的外周表面上的第一单元磁体和与所述第一单元磁体相邻设置的第二单元磁体,
所述第一单元磁体的与所述转子芯接触的表面的面积不同于所述第二单元磁体的与所述转子芯接触的表面的面积,并且
所述第一单元磁体的弯曲表面的曲率半径不同于所述第二单元磁体的弯曲表面的曲率半径。
7.一种马达,包括:
轴;
转子,联接到所述轴;和
定子,设置成对应于所述转子,
其中所述转子包括转子芯和联接到所述转子芯的磁体,
所述磁体包括沿周向设置在所述转子芯的外周表面上的第一单元磁体和与所述第一单元磁体相邻设置的第二单元磁体,
在所述周向上,与所述转子芯接触的所述第一单元磁体的长度不同于与所述转子芯接触的所述第二单元磁体的长度,并且
在半径方向上,所述第一单元磁体的最大厚度不同于所述第二单元磁体的最大厚度。
8.根据权利要求1所述的马达,其中,所述第一单元磁体和所述第二单元磁体在周向上交替设置。
9.根据权利要求1、6和7中任一项所述的马达,其中:
所述转子芯包括与所述磁体接触的第三表面;以及
所述第三表面是平坦表面。
10.根据权利要求1、6和7中任一项所述的马达,其中,在半径方向上,所述第一单元磁体的最小厚度与所述第二单元磁体的最小厚度不同。
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