电机系统技术方案

在一种电机系统中，电机包括转子和定子。转子包括磁极和庶极。定子包括定子芯和由第一m相线圈和第二m相线圈构成的定子线圈。定子芯的针对每对周向相邻的磁极和庶极而设置的槽的数量等于4m。第一m相线圈的相绕组与第二m相线圈的相绕组交替布置在定子芯的周向上。逆变器对第一m相线圈和第二m相线圈通电，以使得第一m相线圈和第二m相线圈分别产生第一空间磁通量和第二空间磁通量。在转子的周向上，作为第一空间磁通量和第二空间磁通量的合成结果的合成空间磁通量的变化小于第一空间磁通量的变化和第二空间磁通量的变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如用在混合动力车辆和电动车辆中的电机系统。另外，还可以将本专利技术应用于工业机器和家用电器。
技术介绍
近年来，采用高性能稀土永磁体的电机已广泛用于各种机器和设备中。与此同时， 为了避免资源风险，也对不采用或较少采用稀土永磁体的电机进行了研究。例如，日本专利申请公开2004-357489公开了这样一种电机，该电机采用庶极转子，使得在保持电机的高性能的同时减少电机中所使用的稀土永磁体的数量。庶极转子包括全部在相同的方向上磁化的多个稀土永磁体、以及由设置在这些永磁体之间的芯部 (core portion)形成的多个相反的极。更具体地，在庶极电机中，全部永磁体都在相同的方向上磁化,使得每个永磁体都形成磁极(magnet pole)。设置在永磁体之间的芯部中的每个芯部都形成与这些磁极具有相反极性的庶极(consequent-pole)(或者感应极，induced pole)。也就是说,对于每个极对，极对中的磁性极中的一个磁性极(magnetic pole)是在不使用永磁体的情况下形成的。因而，与用永磁体形成所有磁极中的每个磁极的情况相比，电机中所使用的永磁体的数量减少了一半。然而，本申请的专利技术人通过实验调查已经发现了上述采用庶极转子的电机的问题。即，在电机中，转子的性能在磁极与庶极之间的边界处发生了极大的改变。因而，可能增加电机的定子芯(或者电枢芯)的振动，从而增加由定子芯的振动引起的电机噪声。更具体地，当转子性能的改变与由电机的定子(或者电枢)的电枢反应所引起的空间磁通量的变化一致时，定子芯的振动增加。因此，为了抑制定子芯的振动，必需缓和空间磁通量的变化或者转子性能的改变。图7示出了传统的全节距分布式绕组电机的转子101被构造为庶极转子的示例。 在该电机中，针对转子101的每个磁极，设置有定子102的三个槽。此外，由定子102的电枢反应引起的空间磁通量的变化的节距(即定子102的U相绕组、V相绕组和W相绕组中的每一个的绕组节距j)与磁极104和庶极105之间的边界的节距k 一致。因此，定子102 的定子芯的振动被放大了，从而显著地增加了由定子芯的振动引起的电机噪声。因而，期望在电机的转子被构造为庶极转子时有效地抑制电机的定子芯的振动。
技术实现思路
根据示例实施例，电机系统包括电机和逆变器。电机包括转子和被布置成与转子面对的定子，其中，转子与定子之间形成有间隙。转子包括位于转子的与定子面对的外周处的多个磁极以及位于转子的该外周处的多个庶极，其中，这些磁极具有相同的极性，而这些庶极与这些磁极具有相反的极性。每个磁极由至少一个永磁体形成，并且每个庶极由软磁材料形成。磁极与庶极交替布置在转子的周向上。定子包括定子芯和安装在定子芯上的定子线圈。定子芯具有多个槽，这些槽形成在定子芯的与转子面对的表面中并且以预定间隔布置在定子芯的周向上。定子芯包括彼此电绝缘的第一m相线圈和第二m相线圈，其中，m 为大于I的整数。定子芯的针对每对周向相邻的磁极和庶极设置的槽的数量等于4m。第一 m相线圈和第二 m相线圈中的每一个均包括m个相绕组。第一 m相线圈和第二 m相线圈容置在定子芯的槽中，以使得第一 m相线圈的相绕组与第二 m相线圈的相绕组交替布置在定子芯的周向上。逆变器对第一 m相线圈和第二 m相线圈通电，以使得第一 m相线圈和第二 m相线圈在转子与定子之间的间隔中分别产生第一空间磁通量和第二空间磁通量。在转子的周向上，作为第一空间磁通量和第二空间磁通量的合成结果的合成空间磁通量的变化小于第一空间磁通量和第二空间磁通量的变化。根据以上构造，虽然转子的性能在磁极与庶极之间的边界处发生了极大的改变， 然而，仍然能够抑制定子芯的振动，从而降低由定子芯的振动引起的电机噪声。根据进一步的的实现方式，第一 m相线圈和第二 m相线圈容置在定子芯的槽中，其中，第一 m相线圈和第二 m相线圈之间具有空间相位差。逆变器包括第一 m相逆变器和第二 m相逆变器。第一 m相逆变器向第一 m相线圈提供第一 m相交流电，而第二 m相逆变器向第二m相线圈提供第二m相交流电。第一m相交流电和第二m相交流电之间设置有时间相位差，该时间相位差在电角度方面与第一 m相线圈和第二 m相线圈之间的空间相位差相坐寸o例如，m可以等于3。在这种情况下，第一三相线圈和第二三相线圈之间的空间相位差在电角度方面优选地等于30°。第一三相交流电和第二三相交流电之间的时间相位差在电角度方面也优选地等于30°。优选的是对于每个磁极，定子芯的与该磁极面对的槽的数量大于2m ;对于每个庶极，定子芯的与该庶极面对的槽的数量小于2m。形成磁极的永磁体可以布置在转子的与定子面对的外周处。可替代地，形成磁极的永磁体可以布置在转子的与定子面对的外周的内侧。每个磁极均具有角宽度0 m，并且每个庶极均具有角宽度0 c。角宽度0 m和0 c 优选地基于以下关系进行设置0 m : Qc = Bst : Br其中，Br是形成磁极的永磁体的剩余磁通密度，Bst是形成庶极的软磁材料的饱和磁通密度。优选地，由多个导电体段形成第一 m相线圈和第二 m相线圈的每个相绕组。每个导电体段具有基本为U形的形状，以包括转弯部和一对臂部，其中转弯部连接臂部。导电体段的臂部的每对对应的远端例如通过焊接连接在一起。附图说明根据下文中给出的详细描述及示例实施例的附图，将更全面地理解本专利技术，然而， 这些详细描述及附图不应当被理解为将本专利技术限于具体实施例，而是仅出于解释的目的。在附图中图I是示出了根据第一实施例的电机系统的电机的总体构造的轴向示意图2是根据第一实施例的电机系统的示意性电路图3A是电机的定子芯的轴向上的示意图，示出了电机的定子线圈的布置；图3B是定子芯的径向上的示意图，示出了定子线圈的布置；图4是示出了根据第一实施例的电机系统的优点的示意图5是示出了根据对比示例的电机系统的缺点的示意图6是示出了根据第一实施例的电机系统中定子芯与转子的磁极和庶极之间的边界的相对位置的示意图7是示出了根据对比示例的电机系统中定子芯与转子的磁极和庶极之间的边界的相对位置的示意图8是示出了根据第二实施例的电机的总体构造的轴向示意图9A是用于形成根据第三实施例的定子芯的导电体段的透视图；以及图9B是示出了根据第三实施例的定子芯的一部分的透视图。具体实施方式下文中将参照图I至图9描述示例实施例。应当注意，为了清楚地理解，在可能的情况下，在每幅附图中用相同的附图标记标出了不同实施例中具有相同功能的相同部件， 并且为了避免冗长，将不会重复对相同部件的描述。第一实施例图I示出了根据第一实施例的电机系统的电机I的总体构造。在本实施例中，电机I被构造为三相AC电机。如图I中所示，电机I包括定子2和转子3，其中，定子2被构造成产生旋转磁场， 转子3布置在定子2的径向内部以由旋转磁场来旋转。在本实施例中，转子3被构造为庶极转子，以包括多个磁极10和多个庶极11。每个磁极10由永磁体12形成。另一方面，每个庶极11由软磁材料形成。磁极10与庶极11 在转子3的周向上交替布置。更具体地，转子3包括多个(例如，在本实施例中为5个)永磁体12以及由诸如铁的软磁材料制成的柱状转子芯13。转子芯13具有多个突出部16和多个磁体固定部分17。突出部16形成在转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口真，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：