[发明专利]适于在电动马达中使用的具有锥形齿几何形状的叠片

说明书

背景技术

常规电动马达包括定子和被设置成在定子中旋转的转子。一个常规的定子使用一叠叠片(铁心片)(laminations)以支撑一组绕组。叠片与绕组结合形成被设置以产生变化的磁场以转动转子的一组电磁体。

图1显示具有定子22和转子24的常规无刷DC马达20的横截面图。定子22包括围绕转子24延伸的定子叠片26。转子24包括转子轴28和围绕轴28分布的永磁体30。

每个定子叠片26包括外环部分32和从外环部分32朝向转子24向内地突出的定子齿34。为了简化，图1中省略定子22的线圈或绕组，通常绕组围绕定子叠片26的定子齿34缠绕以形成马达绕组。槽36将定子齿34分开或间隔开。

如图所示1，槽36的深度(d)小于转子24的总半径(r)，即，d＜r。此外，定子的总直径D_S1小于转子24的总直径D_R1的两倍。即，2×D_R1＞D_S1。而且，总的槽横截面面积通常大于定子齿34横截面面积。

此外，对于每个定子齿34，齿侧边38(即，沿着齿的中间部分42的齿侧)相互平行并且在邻近转子24的齿端部44处远离彼此地展开。具体地，端部44处的齿拐角延伸到尖端形成极靴(shoe)46，当从定子齿34的中心轴线垂直地测量时，极靴大致宽于齿34的中间部分42。

发明内容

通过相对于定子直径(例如，参见图1中的D_S1)减少转子直径(例如，参见图1中的D_R1)可以获得有优势的折衷或交换。具体地，如果总定子直径大于总转子直径的两倍(例如，如果D_S1＞2×D_R1)，可以实现诸如更快的自旋的某种动态控制性能。

图2示出如果采用图1的马达20并且按照常规的马达设计实践来形成深槽马达设计可以得到的最终的马达120。如图所示2，马达120具有定子122和转子124。定子122包括围绕转子124延伸的定子叠片126。转子124包括转子轴128和永磁体130。

每个定子叠片126包括外环部分132和从外环部分132朝向转子124向内地突出定子齿134。再次，为了简化图2中省略定子122的绕组，但是通常，绕组围绕定子叠片126的定子齿134缠绕以形成马达绕组。槽136将定子齿134间隔开。

与图1的马达20对比，最终的马达120的定子122的总定子直径D_S2是转子124的总转子直径D_R2的至少2.5倍。即，D_S2＞2.5×D_R2。此外，按比例地，最终的马达120的槽136比马达20槽36深。同样地，按比例地，最终的马达120的定子齿134比马达20的定子齿34长。

然而，在与图1的马达20相同或类似的方式中，槽136的总横截面面积大于定子齿134的总横截面面积。此外，对于每个定子齿134，齿侧边138(即，沿着齿的中间部分142的齿侧)平行并且在靠近转子124的定子齿端部144处远离彼此地展开。具体地，在端部144处的齿拐角延伸到顶端形成极靴146，当从定子齿134的中心轴线垂直地测量时极靴大致宽于齿134的中间部分142。

不幸地，马达120可能有缺点。例如，将难以驱动马达120以产生高的扭矩。相反，马达120的深槽设计将倾向于由绕组中的高电流密度带来的高磁电机动力(magneto-motive force，MMF)导致的叠片钢磁饱和。这种饱和将严重地限制在没有这这种饱和的情况下可以获得的扭矩容量或性能。

与上述常规马达20(参见图1)对比，改良的用于马达的叠片具有锥形齿的设计或结构。具体地，朝向转子靠近，齿的宽度变窄。这种设计允许在较小的饱和(如果有一些)的情况下实现较高的磁电机动力。因此，改良的叠片能够使马达更有效地运行。

一个实施方式提供一种具有定子和设置在定子中的转子的电动马达。定子具有一组定子叠片和通过一组定子叠片保持在合适位置中的一组绕组。转子被布置成围绕转子轴线旋转。所述一组定子叠片被布置成堆叠或层叠。每个定子叠片包括外部部分和耦合到外部部分的一组齿。所述一组齿中的每个齿从外部部分朝向转子轴线延伸。每个齿具有(i)第一端，第一端邻近外部部分并且远离转子轴线，和(ii)第二端，第二端邻近转子轴线并且远离外部部分。当从齿的中心轴线垂直地测量时每个齿的第一端的宽度大致大于齿的第二端的宽度。

附图说明