CN113994567B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明可以提供一种电机，包括：轴；转子，所述转子被联接到所述轴；以及定子，所述定子被布置为所述转子相对应，其中，所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，所述齿包括与所述转子相对置的第一表面、多个第二表面和多个第三表面，所述第二表面被布置在所述第一表面和所述第三表面之间，以在从所述轴开始的径向方向上在所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面之间具有预定间距，并且从所述轴到所述第一表面的最短距离小于从所述轴到所述第三表面的最短距离。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机。

背景技术

电动助力转向(EPS)系统是一种确保车辆转向稳定性并迅速提供恢复力以使驾驶员可以安全驾驶车辆的装置。EPS系统根据由车辆速度传感器、转矩角度传感器、转矩传感器等检测到的驾驶情况，通过使用电子控制单元(ECU)驱动电机来控制待驱动的车辆转向轴。

电机包括定子和转子。定子可以包括构成多个槽的齿，转子可以包括面向齿的多个磁体。相邻的齿被布置为彼此间隔开以构成槽开口。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槽开口(为空的空间)之间的磁导率差异，可能产生齿槽转矩。由于这种齿槽转矩是引起噪声和振动的原因，因此降低齿槽转矩对于提高电机品质来说是最重要的。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种能够降低齿槽转矩的电机。

根据实施例必须解决的目标不限于上述目标，并且本领域技术人员通过以下说明书将清楚地理解上面未描述的其他目标。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种电机，包括：轴；转子，所述转子被联接到所述轴；以及定子，所述定子被布置为与所述转子相对应，其中，所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，所述齿包括与所述转子相对置的第一表面、多个第二表面和多个第三表面，所述第二表面被布置在所述第一表面和所述第三表面之间，以在从所述轴开始的径向方向上在所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面之间具有预定间距(gap，间隙)，并且从所述轴到所述第一表面的最短距离小于从所述轴到所述第三表面的最短距离。

所述第一表面可以不被布置在布置有所述第二表面和所述第三表面的圆周上。

所述多个第二表面在圆周方向上的长度可以相同。

所述第一表面在所述圆周方向上的长度可以小于所述第二表面在所述圆周方向上的长度。

所述第一表面在所述圆周方向上的长度可以与所述第三表面在所述圆周方向上的长度相同。

所述多个第三表面可以被布置在所述齿的两端。

所述第一表面可以被布置在第一圆周上；所述多个第二表面可以被布置在第二圆周上；所述多个第三表面可以被布置在第三圆周上；并且所述第一圆周的半径、所述第二圆周的半径和所述第三圆周的半径可以彼此不同。

从所述轴到所述第三表面的最短距离可以小于从所述轴到所述第二表面的最短距离。

所述第二表面在圆周方向上的长度可以在从所述轴到所述第三表面的最短距离的7.5％到12.5％的范围内。

从所述第三表面到所述第二表面的最短距离可以在从所述轴到所述第三表面的最短距离的2％到4％的范围内。

从所述第二表面到所述第一表面的最短距离可以在从所述轴到所述第三表面的最短距离的2％到6％的范围内。

从所述第三表面到所述第二表面的距离可以小于或等于从所述轴到所述第三表面的最短距离的2％。

本发明的另一方面提供了一种电机，包括：轴；转子，所述转子被联接到所述轴；以及定子，所述定子被布置为与所述转子相对应，其中，所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，所述齿包括与所述转子相邻布置的第一突出部、第二突出部和第三突出部，所述第一突出部被布置在所述第二突出部和所述第三突出部之间，所述第一突出部、所述第二突出部和所述第三突出部中的每个都包括与所述转子相对置的表面，并且所述第一突出部的表面比所述第二突出部的表面和所述第三突出部的表面更靠近所述轴。

所述第一突出部、所述第二突出部和所述第三突出部可以被布置为在它们之间具有预定的分离区域。

本发明的另一方面提供了一种电机，包括：轴；转子，所述转子被联接到所述轴；以及定子，所述定子被布置为与所述转子相对应，其中，所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，并且所述齿包括与所述转子相对置的浮凸的第一切除部和凹刻的第二切除部。

所述第二切除部可以包括两个凹刻的切除部，所述第一切除部可以被布置在所述第二切除部的两个凹刻的切除部之间。

所述第一切除部可以被布置为与从所述轴穿过所述齿两端的中心的线重叠。

有利效果

根据一实施例，通过增加齿槽主度来提供显著降低齿槽转矩的有利效果。

根据一实施例，因为由于布置在齿上的突出部而引起的齿槽转矩波形与由于布置在齿中的槽而引起的齿槽转矩波形相抵消，从而提供了减小齿槽转矩的有利效果。

附图说明

图1示出了根据一实施例的电机的视图。

图2示出了包括第一表面、第二表面和第三表面的定子芯的放大图。

图3示出了包括第一突出部、第二突出部和第三突出部的定子芯的放大图。

图4示出了包括第一切除部和第二切除部的定子芯的放大图。

图5和图6示出了根据一修改的实施例的包括第一表面、第二表面、第三表面和第四表面的定子芯的放大图。

图7示出了对应于第一比率的齿槽转矩的曲线图。

图8示出了对应于第二比率的齿槽转矩的曲线图。

图9示出了对应于第三比率的齿槽转矩的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。本发明的目的、具体优点和新颖特征将从示例性实施例和以下结合附图的详细描述中变得清楚。此外，在本发明的描述中，将省略不必要地混淆本发明的主旨的相关公知功能的详细描述。

图1示出了根据一实施例的电机的视图。

参考图1，根据该实施例的电机1可以包括轴100、转子200、定子300、壳体400、母线500、感测单元600和基板700。在下文中，术语“内侧”是指从壳体400朝向位于电机中心的轴100的方向，术语“外侧”是指从轴100朝向壳体400的、与内侧相反的方向。

轴100可以被联接到转子200。当由于提供电流而在转子200和定子300之间发生电磁相互作用时，转子200旋转，并且轴100与转子200一起旋转。轴100由轴承10可旋转地支撑。轴100可以被连接到车辆的转向系统，并且动力可以通过轴100被传递到车辆的转向系统。

转子200通过与定子300的电相互作用而旋转。转子200可以被布置在定子300内侧。转子200可以包括转子芯210(参见图2)和被布置在转子芯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被布置在转子芯210的外圆周表面上，或者可以是内置永磁体(IPM)型转子，其中磁体220被埋在转子芯210内侧。

定子300被布置在转子200外侧。定子300可以包括定子芯300A、线圈300B和被安装在定子芯300A上的绝缘体300C。线圈300B可以绕绝缘体300C缠绕。绝缘体300C被布置在线圈300B和定子芯300A之间，以用于使定子芯300A与线圈300B电绝缘。线圈300B引起与磁体220(参见图2)的电相互作用。

母线500被布置在定子300上。母线500包括由绝缘材料形成的母线保持器(未示出)和被联接到母线保持器的多个端子(未示出)。在这种情况下，母线保持器由绝缘材料形成，以防止多个端子彼此连接。此外，多个端子用于连接绕定子芯300A缠绕的线圈300B，以将电流施加到线圈。

感测单元600可以被联接到轴100。感测单元600包括感测板(未示出)和被布置在感测板上的感测磁体(未示出)。检测感测磁体的磁力的传感器(未示出)可以被布置在基板700上。在这种情况下，传感器可以是霍尔集成电路(IC)并且用于检测与轴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示出了包括第一表面、第二表面和第三表面的定子芯的放大图。

参考图2，定子芯300A可以包括轭310和齿320。齿320可以从轭310的内圆周表面朝向定子300的中心C突出。齿320可以包括多个齿320。齿320的数量可以根据磁体220的数量而不同地改变。定子芯300A可以通过组合多个分开的(divided，被分割的)芯来形成，每个分开的芯包括轭310和齿320。

齿槽转矩以具有振幅和频率的波的形式产生，齿槽主度(cogging main degree)是指电机每单位旋转(旋转一圈)齿槽转矩波形的振动次数。当齿槽主度增加时，由于齿槽转矩波形的振动次数也增加，因此齿槽转矩可以被显著减小。齿槽主度可以由磁体220的数量和齿320的数量确定。当齿槽主度增加时，齿槽转矩可以减小，但是由于磁体220的数量和齿320的数量是固定的，所以齿槽主度也是固定的。

然而，在根据该实施例的电机1中，可以使用两种方法来减小齿槽转矩。在一种方法中，改变齿320的形状(改变为凹陷的切除部形状)来增加齿槽主度，以增加频率，从而减小齿槽转矩的幅度。在另一种方法中，改变齿320的形状(改变为凸起的切除部形状)以反向地改变齿槽转矩波形的相位，使得反向的齿槽转矩波形干扰具有正相位的齿槽转矩波形，从而减小齿槽转矩的幅度。

齿320可以包括第一表面321、第二表面322和第三表面323。第一表面321、第二表面322和第三表面323可以是被布置为与磁体220相对置的齿320的内圆周表面。第一表面321可以在定子300的圆周方向上被布置在两个第二表面322之间。两个第二表面322可以被布置在两个第三表面323之间。第三表面323可以在定子300的圆周方向上被布置在齿320的两端。

第一表面321和第二表面322可以被布置为在定子300的径向方向上在其之间形成间距。此外，第三表面323和第二表面322可以被布置为在定子300的径向方向上在其之间形成间距。换言之，第一表面321、第二表面322和第三表面323可以被布置为在定子300的径向方向上彼此分离开预定距离。换言之，可以在第一表面321和第二表面322之间以及在第二表面322和第三表面323之间形成台阶，并且可以在这些表面之间形成连接这些表面的连接部。此外，从轴100的中心到第一表面321的最短距离R1可以小于从轴100的中心到第三表面323的最短距离R3。此外，从轴100的中心到第三表面323的最短距离R3可以小于从轴100的中心到第二表面322的最短距离R2。

此外，第一表面321、第二表面322和第三表面323可以被布置在围绕轴100的中心的虚拟圆周上，并且在这种情况下，第一表面321可以被布置在第一圆周上O1，多个第二表面322可以被布置在第二圆周O2上，第二圆周O2的半径大于第一圆周O1的半径，并且多个第三表面323可以被布置在第三圆周O3上，第三圆周O3的半径小于第二圆周O2的半径且大于第一圆周O1的半径。

因此，第一表面321可以被布置为在定子300的径向方向上比第三表面323更向内突出。第二表面322可以被布置为比第三表面323更向外凹陷。齿320的形状用于通过增加齿槽转矩波形的振动次数和实现反向的相位来减小齿槽转矩。

同时，被布置在定子芯300A上的多个第一表面321在圆周方向上的长度L1可以相同。此外，第一表面321在圆周方向上的长度L1可以小于第二表面322在圆周方向上的长度L2。此外，第一表面321在圆周方向上的长度L1可以与第三表面323在圆周方向上的长度L3相同。

图3示出了包括第一突出部、第二突出部和第三突出部的定子芯的放大图。

参考图3，齿320可以包括与磁体220和转子200相对置的第一突出部324、第二突出部325和第三突出部326。第一突出部324、第二突出部325和第三突出部326可以被布置为在定子芯300A的圆周方向上彼此间隔开。第一突出部324可以被布置为在定子芯300A的圆周方向上位于第二突出部325和第三突出部326之间。第一突出部324、第二突出部325和第三突出部326具有在定子芯300A的径向方向上从第二表面322朝向轴100突出的形状。第一突出部324、第二突出部325和第三突出部326比第二圆周O2更向内突出。此外，第一突出部324比布置有第二突出部325和第三突出部326的内圆周表面的第三圆周O3更向内突出。

第一突出部324可以被布置为比第二突出部325和第三突出部326更靠近轴100。

第一突出部324可以包括第一表面321。此外，第二突出部325和第三突出部326中的每个可以包括第三表面323。在定子芯300A的圆周方向上，第二表面322可以被布置在第一突出部324和第二突出部325之间，且第二表面322也可以被布置在第一突出部324和第三突出部326之间。

图4示出了包括第一切除部(notch，切口、凹口)和第二切除部的定子芯的放大图。

参考图4，齿320可以包括与转子的磁体220相对置的第一切除部327和多个第二切除部328。第一切除部327具有相对于第三表面323凸起的浮凸形状。多个第二切除部328具有相对于第三表面323凹陷的凹刻形状。在这种情况下，第一切除部327和多个第二切除部328可以相对于第三圆周O3被布置在相反的位置。

在定子芯300A的圆周方向上，第一切除部327可以被布置在两个第二切除部328之间。第一切除部327可以被布置为与从轴100穿过齿320两端的中心的线重叠。从转子芯210的外圆周表面到第一切除部327的最短距离R6可以在转子芯210半径的23％到24％的范围内。从转子芯210的外圆周表面到第二切除部328的最短距离R7可以在转子芯半径的27％到28％的范围内。

图5和图6示出了根据一修改的实施例的包括第一表面、第二表面、第三表面和第四表面的定子芯的放大图。

参考图5和图6，第一表面321、第二表面322和第三表面323在径向方向上的位置与图2中所示的定子芯300A的第一表面321、第二表面322和第三表面323的位置相同。根据该修改的实施例的定子芯300A还包括第四表面329。在定子300的圆周方向上，第四表面329可以被布置在第一表面321和第二表面322之间。第四表面329可以在围绕轴100的中心的圆周方向上被布置在第一表面321和第二表面322之间，并且可以布置为在从轴100的中心开始的径向方向上与第一表面321和第二表面322具有预定间距。

换言之，可以在第四表面329和第一表面321之间以及在第四表面329和第二表面322之间形成台阶，并且可以在这些表面之间形成连接这些表面的连接部。此外，从轴100的中心到第一表面321的最短距离R1可以小于从轴100的中心到第四表面329的最短距离R9。此外，第三表面323和第四表面329可以被布置在一个第三圆周O3上。因此，从轴100的中心到第三表面323的最短距离R3可以与从轴100的中心到第四表面329的最短距离R9相同。

参考图5，第一表面在圆周方向上的长度L1、第二表面在圆周方向上的长度L2与图2的定子芯300A相比是相同的，而图5的定子芯300A的第三表面在圆周方向上的长度L3可以小于图2的定子芯300A的长度L3。

参考图6，第二表面在圆周方向上的长度L2、第三表面在圆周方向上的长度L3与图2的定子芯300A相比是相同的，而图6的定子芯300A的第一表面在圆周方向上的长度L1可以小于图2的定子芯300A的第一表面在圆周方向上的长度L1。

图7示出了对应于第一比率的齿槽转矩的曲线图。

参考图2和图7，图7的值A对应于期望的齿槽转矩的参考值。当第一比率在7.5％到12.5％的范围内时，齿槽转矩的值小于或等于参考值。第一比率为从轴100的中心C到第三表面323的最短距离R3(参见图2)与第二表面322在圆周方向上的长度L2(参见图2)的比率。

在这种情况下，最短距离R3可以对应于定子300的内径。当第一比率小于或等于7.5％或者大于或等于12.5％时，可以看出齿槽转矩的值大于齿槽转矩的参考值0.03Nm。

图8示出了对应于第二比率的齿槽转矩的曲线图。

参考图2和图8，图8的值A对应于期望的齿槽转矩的参考值。当第二比率在2.0％到4.0％的范围内时，齿槽转矩的值小于或等于参考值。第二比率为从轴100的中心C到第三表面323的最短距离R3与从第三表面323到第二表面322的最短距离R4的比率。更精确地说，第二比率为从轴100的中心C到第三表面323的最短距离R3与从布置有第三表面323的第三圆周O3到第二表面322的最短距离R4的比率。当第二比率小于或等于2.0％或者大于或等于4.0％时，可以看出齿槽转矩的值大于齿槽转矩的参考值0.03Nm。

图9示出了对应于第三比率的齿槽转矩的曲线图。

参考图2和图9，图9的值A对应于期望的齿槽转矩的参考值。第三比率可以小于或等于2.0％。第三比率为从轴100的中心C到第三表面323的最短距离R3与从第三表面323到第一表面321的最短距离R5的比率。更准确地说，第三比率为从轴100的中心C到第三表面323的最短距离R3与从布置有第三表面323的第三圆周O3到第一表面321的最短距离R5的比率。当第三比率大于或等于2.0时，可以看出齿槽转矩的值大于齿槽转矩的参考值0.03Nm。

如上所述，已经参考附图具体描述了根据本发明的一个示例性实施例的电机。

以上描述仅为描述本发明的技术范围的示例。本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变、修改和替换。因此，以上和附图中公开的实施例应仅被认为是描述性的，而不是用于限制技术范围。本发明的技术范围不受实施例和附图的限制。本发明的范围应当由所附权利要求书来解释，并且包括落入所附权利要求书范围内的所有等效物。

Claims (13)

1.一种电机，包括：

轴；

转子，所述转子被联接到所述轴；以及

定子，所述定子被布置为与所述转子相对应，

所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，

其中，所述齿包括与所述转子相对置的第一表面、多个第二表面和多个第三表面，

所述第二表面被布置在所述第一表面和所述第三表面之间，以在从所述轴开始的径向方向上在所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面之间具有预定间距，并且

从所述轴到所述第一表面的最短距离小于从所述轴到所述第三表面的最短距离，

其中，从所述轴的中心到所述第三表面的最短距离小于到所述第二表面的最短距离。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一表面未被布置在布置有所述第二表面和所述第三表面的圆周上。

3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述多个第二表面在圆周方向上的长度相同。

4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述第一表面在所述圆周方向上的长度小于所述第二表面在所述圆周方向上的长度。

5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述第一表面在所述圆周方向上的长度与所述第三表面在所述圆周方向上的长度相同。

6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述多个第三表面被布置在所述齿的两端。

7.根据权利要求1所述的电机，其中：

所述第一表面被布置在第一圆周上；

所述多个第二表面被布置在第二圆周上；

所述多个第三表面被布置在第三圆周上；并且

所述第一圆周的半径、所述第二圆周的半径和所述第三圆周的半径彼此不同。

8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第二表面在圆周方向上的长度在从所述轴到所述第三表面的最短距离的7.5％到12.5％的范围内。

9.根据权利要求1所述的电机，其中，从所述第三表面到所述第二表面的最短距离在从所述轴到所述第三表面的最短距离的2％到4％的范围内。

10.根据权利要求1所述的电机，其中，从所述第二表面到所述第一表面的最短距离在从所述轴到所述第三表面的最短距离的2％到6％的范围内。

11.根据权利要求10所述的电机，其中，从所述第三表面到所述第二表面的距离小于或等于从所述轴到所述第三表面的最短距离的2％。

12.一种电机，包括：

轴；

转子，所述转子被联接到所述轴；以及

定子，所述定子被布置为与所述转子相对应，

其中，所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，

所述齿包括与所述转子相邻布置的第一突出部、第二突出部和第三突出部，

所述第一突出部被布置在所述第二突出部和所述第三突出部之间，

所述第一突出部、所述第二突出部和所述第三突出部中的每个都包括与所述转子相对置的一个表面，并且

所述第一突出部的所述一个表面比所述第二突出部的所述一个表面和所述第三突出部的所述一个表面更靠近所述轴，

其中，所述第二突出部的一个表面和所述第三突出部的一个表面被设置在相同的圆周上。

13.一种电机，包括：

轴；

转子，所述转子被联接到所述轴；以及

定子，所述定子被布置为与所述转子相对应，

其中，所述定子包括轭和从所述轭突出的齿，

所述齿包括与所述转子相对置的第一表面、多个第二表面、多个第三表面和多个第四表面，

所述第二表面被布置在所述第一表面和所述第三表面之间，以在从所述轴开始的径向方向上在所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面之间具有预定间距，

所述第四表面在围绕所述轴的圆周方向上被布置在所述第一表面和所述第二表面之间，并且被布置在所述第一表面和所述第三表面之间，以在从所述轴开始的径向方向上具有预定间距，并且

从所述轴到所述第一表面的最短距离小于从所述轴到所述第三表面的最短距离，

其中，从所述轴的中心到所述第三表面的最短距离与从所述轴的中心到所述第四表面的最短距离是相同的。

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