具有多向偏斜的電機的製作方法
2023-09-18 09:05:40
專利名稱：具有多向偏斜的電機的製作方法
技術領域：
本文所公開的主題涉及電機。更具體而言，本文所公開的主題涉及電機的偏斜 (skewing)。
背景技術：
在典型的電機中，定子槽和轉子磁體大致平行於電機軸線對準。當轉子相對於定子運動且例如轉子磁體邊緣經過定子槽時，電機會經歷許多問題，包括噪音、通量擾亂以及振動。為了緩解這些問題，如圖9中所示，一些電機使用偏斜的定子槽1 和/或轉子磁體 124。在定子112中，這通過相對於電機軸線116成一定角度設置定子槽1 來實現，且類似地在轉子中，轉子磁體124的邊緣132可設置成相對於電機軸線116成一定角度。在此情況下，當轉子相對於定子運動時，在給定時間內轉子磁體邊緣的縮短長度經過定子槽邊緣， 從而改善了電機的變動轉矩和轉矩脈動，且減小了噪音、通量擾亂和振動。然而，典型的偏斜式電機具有會減小電機總體轉矩的缺點。此外，偏斜式電機促使附加力施加到懸臂式轉子的軸承和支承件上。在非偏斜式電機中，軸承上的力產生為垂直於電機的軸線。然而，在偏斜式電機中，在軸承上引入了力的軸向分量，這限制了軸承的功能壽命。本領域中將廣為接受的電機提供典型的偏斜式電機的益處，同時最大限度地減小軸向力和減小在偏斜式電機中常見的脈動和轉矩縮減。
發明內容
根據本發明的一個方面，一種電機包括可圍繞中心軸線旋轉的轉子。轉子包括具有第一元件邊緣的至少一個轉子元件。定子包括面對轉子的定子面和多個定子槽。各定子槽均具有定位在定子面處的至少一個定子槽邊緣。該至少一個定子槽邊緣的第一邊緣部分定向成在第一方向上與第一元件邊緣不平行，以及該至少一個定子槽邊緣的第二邊緣部分定向成在第二方向上與第一元件邊緣不平行。根據本發明的另一方面，一種用於電機的定子包括定子面，以及定位在定子面處且圍繞定子中心軸線布置的多個定子槽。各定子槽均具有至少一個定子槽邊緣、該至少一個定子槽邊緣的第一邊緣部分定向成在第一方向上與中心軸線不平行，以及該至少一個定子槽邊緣的第二邊緣部分定向成在第二方向上與中心軸線不平行。通過結合附圖的如下描述，這些及其它優點和特徵將變得更為明顯。
在所附權利要求中具體地指出且明確地主張了認作是本發明的主題。通過結合附圖的如下詳細描述，本發明的前述及其它特徵和優點變得明顯，在附圖中圖1為電機實施例的截面視圖；圖2為電機的實施例的另一截面視圖；圖3為圖1中的電機的定子槽的實施例的平面視圖4為圖1中的電機的定子槽的另一實施例的平面視圖；圖5為圖1中的電機的定子槽的又一實施例的平面視圖；圖6為圖1中的電機的轉子磁體的實施例的平面視圖；圖7為圖1中的電機的轉子磁體的另一實施例的平面視圖；圖8為圖1中的電機的轉子磁體的又一實施例的平面視圖；以及圖9為示出單向偏斜的現有技術的電機的平面視圖。本詳細說明通過舉例的方式參照附圖闡述了本發明的實施例以及優點和特徵。
具體實施例方式圖1和圖2中示出了電機10的實施例。電機10包括定子部分12和轉子部分14。 轉子部分14可圍繞電機中心軸線16相對於定子部分12旋轉，從而產生轉矩和/或在一些實施例中產生電能。定子部分12與轉子部分14通過空氣間隙18隔開。在圖1和圖2中所示的實施例中，定子部分12設置在轉子部分14的徑向外側，但認識到的是，定子部分12 可設置在轉子部分14的徑向內側。此外，轉子部分14和定子部分12可設置成沿軸向彼此鄰近，導致產生大致軸向的空氣間隙18。定子部分12包括多個定子槽20。各定子槽20均構造成用以可收納至少一個導體22，在一些實施例中，導體22為銅絲。在一些實施例中，電流引入至少一個導體22中。電流產生磁場，磁場與一個或多個轉子元件相互作用，在一些實施例中，該轉子元件為設置在轉子部分14處的一個或多個永磁體24。該相互作用驅動轉子部分14圍繞中心軸線16旋轉，這將轉矩給予與轉子部分14成可操作傳遞的軸沈上。現參看圖3，各定子槽20均構造成使得設置在定子面30處的至少一個定子槽邊緣觀與各永磁體M的第一磁體邊緣32不平行。在一些實施例中，各定子槽邊緣觀均具有第一槽端34和第二槽端36，在該第一槽端34和第二槽端36之間設置了至少一個過渡部38。該至少一個過渡部38設置成使得其未定位在從第一槽端34延伸至第二槽端36的線上。因此，第一槽部分40在與中心軸線16成角42偏斜的第一方向上從第一槽端34延伸至該至少一個過渡部38，而第二槽部分44在也與中心軸線16成角46偏斜的第二方向上從過渡部38延伸至第二槽端36，在一些實施例中，角46與角42大致相反。如圖3中所示，第一槽部分40和第二槽部分44為大致直線的，而過渡部38為在第一槽部分30和第二槽部分44相交處的轉角。在其它實施例中，如圖4中所示，第一槽部分40和/或第二槽部分44沿其相應的長度彎曲，且過渡部38也可為連接第一槽部分40和第二槽部分44的彎曲形狀。彎曲的第一槽部分40和第二槽部分44以及彎曲的過渡部38最大限度地減小方向的急劇變化，且有助於方便將該至少一個導體22安裝在其中。在一些實施例中，如圖5中所示，各定子槽20均可包括多個過渡件38，例如2個、 3個或4個過渡件38，使得定子槽20的偏斜在定子槽20的長度上反向多次。如圖所示，定子槽20可在其長度上為大致正弦曲線形。再次參看圖1，定子部分12通過例如螺紋緊固件50而固定在端板48之間。如圖 3中最佳所示，在一些實施例中，定子部分12包括多個疊置的定子疊片52。為了實現期望的偏斜，單獨的定子疊片52相對於相鄰定子疊片移位，在一些實施例中是圍繞中心軸線16 旋轉，以便提供在相鄰定子疊片52之間所期望的對準，導致產生所期望的偏斜。再次參看圖1，通過在過渡部38處使偏斜反向，鄰近兩個端板48的定子疊片52將與端板48對準。
在一些實施例中，如圖6中所示，除定子槽20的偏斜之外或作為定子槽20偏斜的替代，轉子部分14的永磁體M可偏斜。如圖所示，各永磁體M的第一磁體邊緣32沿中心軸線16延伸，且包括由至少一個磁體過渡部58連結的第一磁體節段M和第二磁體節段 56。第一磁體節段M在與中心軸線16成角60偏斜的第一方向上延伸至該至少一個磁體過渡部58，而第二磁體節段56在也與中心軸線16成角62偏斜的第二方向上從磁體過渡部58延伸，在一些實施例中，角62與角60大致相反。如圖6中所示，第一磁體節段M和第二磁體節段56為大致直線的，而磁體過渡部58為位於第一磁體節段M與第二磁體節段 56相交處的轉角。在其它實施例中，如圖7中所示，第一磁體節段M和/或第二磁體節段 56沿其相應的長度彎曲，且磁體過渡部58也可為連接第一磁體節段M和第二磁體節段56 的彎曲形狀。正如定子槽20，如圖8中所示，一些實施例可包括多個磁體過渡部58，例如， 2個、3個或4個磁體過渡部58，使得永磁體M的偏斜在永磁體M的長度上反向多次。如圖所示，第一磁體邊緣32可在其長度上為大致正弦曲線形。定子槽20和/或永磁體M在電機10長度上的變化或反向在轉子部分14旋轉期間的任一情況下都會減小經過定子槽20邊緣的永磁體M的長度，從而改善電機的變動轉矩和轉矩脈動，以及減小噪音、通量擾亂和振動。此外，相對於具有單向偏斜的馬達而言，多向偏斜減小了電機10的軸向脈動。局部沿軸向指向的力在永磁體M與定子槽20之間產生，但由於偏斜方向反向，故顯著減小了引起淨軸向力的局部力平衡。軸向力分量的減小將減小作用於設置在轉子部分14各端處的軸承60上的力。認識到的是，儘管上文所述的實施例在轉子部分14包括永磁體M的情況下將多向偏斜施加到電機10上，但多向偏斜還可施加到其它類型的馬達例如感應馬達上。儘管僅結合了有限數量的實施例來詳細描述本發明，但應當容易理解，本發明並不限於這些公開的實施例。確切而言，本發明可進行修改，以結合任意數目的此前並未描述但與本發明的精神和範圍相匹配的變型、備選方案、替換方案或等效布置。此外，儘管已經描述了本發明的多種實施例，但理解的是，本發明的方面可僅包括所述實施例中的一些。因此，本發明不應看作是由以上說明限制，而是僅由所附權利要求的範圍來限制。
權利要求
1.一種電機(10)，包括轉子(14)，所述轉子(14)可圍繞中心軸線(16)旋轉且包括具有第一元件邊緣(32)的至少一個轉子元件04)；以及定子(12)，其包括面對所述轉子(14)的定子面(30)；以及多個定子槽(20)，各定子槽00)均具有設置在所述定子面(30)處的至少一個定子槽邊緣( )，所述至少一個定子槽邊緣08)的第一邊緣部分00)設置成在第一方向上與所述第一元件邊緣(3 不平行，以及所述至少一個定子槽邊緣08)的第二邊緣部分04)設置成在第二方向上與所述第一元件邊緣(3 不平行。
2.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述第一方向相對於所述第一元件邊緣(3 與所述第二方向大致相反。
3.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述第一邊緣部分00)和/或所述第二邊緣部分G4)為大致彎曲的。
4.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述至少一個定子槽00)包括設置在所述第一邊緣部分GO)與所述第二邊緣部分G4)之間的至少一個過渡部(38)。
5.根據權利要求4所述的電機(10)，其特徵在於，所述至少一個過渡部(38)為大致彎曲形狀。
6.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述至少一個定子槽邊緣08)包括在長度上具有至少一個周期的波狀起伏形狀。
7.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述定子(1 沿徑向設置在所述轉子(14)外。
8.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述定子(1 沿徑向設置在所述轉子(14)內。
9.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述第一元件邊緣(3 包括第一元件邊緣部分(54)；第二元件邊緣部分(56)；以及設置在所述第一元件邊緣部分(54)和所述第二元件邊緣部分(56)之間的至少一個元件過渡部(58)。
10.根據權利要求9所述的電機(10)，其特徵在於，所述第一元件邊緣部分(54)和/ 或所述第二元件邊緣部分(56)為大致彎曲的。
11.根據權利要求9所述的電機(10)，其特徵在於，所述至少一個元件過渡部(58)為大致彎曲形狀。
12.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述第一元件邊緣(3 包括在長度上具有至少一個周期的波狀起伏形狀。
13.根據權利要求1所述的電機(10)，其特徵在於，所述轉子元件04)為永磁體。
14.一種用於電機(10)的定子(12)，包括定子面(30)；以及多個定子槽(20)，所述多個定子槽設置在所述定子面(30)處且圍繞所述定子(12)的中心軸線(16)布置，各定子槽00)均具有至少一個定子槽邊緣( )，所述至少一個定子槽邊緣08)的第一邊緣部分00)設置成在第一方向上與所述中心軸線(16)不平行，以及所述至少一個定子槽邊緣08)的第二邊緣部分04)設置成在第二方向上與所述中心軸線 (16)不平行。
15.根據權利要求14所述的定子(12)，其特徵在於，所述第一方向相對於所述中心軸線(16)與所述第二方向大致相反。
16.根據權利要求14所述的定子(12)，其特徵在於，所述第一邊緣部分00)和/或所述第二邊緣部分G4)為大致彎曲的。
17.根據權利要求14所述的定子(12)，其特徵在於，所述至少一個定子槽00)包括設置在所述第一邊緣部分GO)與所述第二邊緣部分G4)之間的至少一個過渡部(38)。
18.根據權利要求17所述的定子(12)，其特徵在於，所述至少一個過渡部(38)為大致彎曲形狀。
19.根據權利要求14所述的電機(12)，其特徵在於，所述至少一個定子槽邊緣08)包括在長度上具有至少一個周期的波狀起伏形狀。
20.一種大致如本文所述和參照附圖所示的電機(10)。
全文摘要
一種電機(10)包括可圍繞中心軸線(16)旋轉的轉子(14)。轉子(14)包括具有第一元件邊緣(32)的至少一個轉子元件(24)。定子包括面對轉子(14)的定子面(30)以及多個定子槽(20)。各定子槽(20)均具有定位在定子面(30)處的至少一個定子槽邊緣(28)。該至少一個定子槽邊緣(28)的第一邊緣部分(40)定向成在第一方向上與第一元件邊緣(32)不平行，以及該至少一個定子槽邊緣(28)的第二邊緣部分(44)定向成在第二方向上與第一元件邊緣(32)不平行。
文檔編號H02K1/22GK102365806SQ200980158611
公開日2012年2月29日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者R·N·法戈, S·R·尼科爾斯, Z·皮奇 申請人:奧的斯電梯公司