本發(fā)明大體上涉及電機(jī)，例如感應(yīng)電機(jī)，并且尤其涉及容許無傳感器控制的具有雙相磁性材料的感應(yīng)電機(jī)及其構(gòu)件和制造方法。

背景技術(shù)：

在各個(gè)行業(yè)中對(duì)電機(jī)的使用在眾多工業(yè)、商業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中變得更加普遍。例如，關(guān)于混合動(dòng)力和/或電動(dòng)汽車的牽引應(yīng)用，感應(yīng)電機(jī)的使用相當(dāng)普遍。關(guān)于這些應(yīng)用存在高功率密度和高效率的需求方面的挑戰(zhàn)。還存在提出設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的在功率密度、效率和電機(jī)的恒定功率速度范圍之間的折衷。

一個(gè)挑戰(zhàn)通過除去轉(zhuǎn)子軸傳感器(諸如轉(zhuǎn)子位置和/或速度傳感器)解決，這是所期望的，從而減少成本和/或整體馬達(dá)包裝尺寸且提高系統(tǒng)可靠性。軸傳感器是電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的失效和成本的主要來源。

引入凸極性到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(例如轉(zhuǎn)子迭片)是容許省略傳感器的典型目標(biāo)。通常有兩種引入凸極性的方式：調(diào)整轉(zhuǎn)子條的漏磁(感應(yīng))和/或調(diào)整高頻轉(zhuǎn)子條電阻。漏磁調(diào)整可以通過組合的方式獲得，包括：改變迭片中的橋區(qū)的厚度(或?qū)挾?；和/或(在具有槽口的情況下)改變槽口的寬度。電阻調(diào)整可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子條的截面形狀和/或面積獲得。改變轉(zhuǎn)子條的形狀和/或面積(其可包括改變轉(zhuǎn)子條的寬度和/或高度)影響電阻調(diào)整。

圖1和圖2示出了嘗試引入凸極性的現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子迭片設(shè)計(jì)的僅僅兩個(gè)示例。例如，圖1示出具有大小一致的轉(zhuǎn)子開口的轉(zhuǎn)子迭片，其中每個(gè)開口具有開口槽構(gòu)造。例如，圖2示出具有不完全一致的形狀和大小的轉(zhuǎn)子開口的轉(zhuǎn)子迭片。如圖所示，其中一些轉(zhuǎn)子開口是閉合的變型，而其他轉(zhuǎn)子開口具有開口槽構(gòu)造。另外，帶槽的轉(zhuǎn)子開口 相比閉合的開口變型具有更大的截面積。顯然，其他實(shí)施例(未示出)也是已知的。

在任何情況下，在這些實(shí)施例中引入凸極性在迭片以及轉(zhuǎn)子本身的制造方面帶來挑戰(zhàn)。本質(zhì)上，這些方法論在轉(zhuǎn)子迭片的制造、成本和質(zhì)量控制以及確保轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方面帶來挑戰(zhàn)。

因此，存在改進(jìn)現(xiàn)有電機(jī)技術(shù)的日益迫切的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過提供最終容許實(shí)現(xiàn)無傳感器控制的電機(jī)來解決至少一些前文所述的挑戰(zhàn)。更具體而言，本發(fā)明旨在提供轉(zhuǎn)子迭片、使用該轉(zhuǎn)子迭片的容許無傳感器控制的具有雙相磁性材料的感應(yīng)電機(jī)，以及制造方法。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，轉(zhuǎn)子迭片包括：圓形迭片元件，其包括多個(gè)開口，該多個(gè)開口配置為接收沿周向圍繞該元件移置的多個(gè)轉(zhuǎn)子條，其中圓形迭片元件包括磁性材料，此外，其中圓形迭片元件的第一區(qū)域接受處理，從而造成第一區(qū)域使得第一區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率低于磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造方法包括：選擇性地處理轉(zhuǎn)子迭片的區(qū)域，從而改變?cè)搮^(qū)域的磁導(dǎo)率，其中轉(zhuǎn)子迭片配置用于電機(jī)中，轉(zhuǎn)子迭片包括沿周向圍繞轉(zhuǎn)子迭片移置的多個(gè)開口，其中，轉(zhuǎn)子迭片包括雙相磁性材料。

技術(shù)方案1：一種轉(zhuǎn)子迭片，包括：

圓形迭片元件，其包括多個(gè)開口，所述多個(gè)開口配置為接收沿周向圍繞所述元件移置的多個(gè)轉(zhuǎn)子條，其中所述圓形迭片元件包括磁性材料，此外，其中所述圓形迭片元件的第一區(qū)域接受處理，從而造成所述第一區(qū)域使得所述第一區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率低于所述磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率。

技術(shù)方案2：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述磁性材料包括雙相磁性材料或兩態(tài)磁性材料。

技術(shù)方案3：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述轉(zhuǎn)子迭片配置用于感應(yīng)電機(jī)中。

技術(shù)方案4：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述多個(gè)開口具有一致的構(gòu)造。

技術(shù)方案5：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，還包括在所述圓形迭片元件的外周上的多個(gè)槽。

技術(shù)方案6：根據(jù)技術(shù)方案5所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述多個(gè)槽中的每個(gè)槽與所述多個(gè)開口中的一個(gè)開口鄰接，從而限定所述多個(gè)開口為開放構(gòu)造。

技術(shù)方案7：根據(jù)技術(shù)方案5所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述多個(gè)槽中的每個(gè)槽不與所述多個(gè)開口中的一個(gè)開口鄰接，從而限定所述多個(gè)開口為閉合構(gòu)造。

技術(shù)方案8：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述第一區(qū)域鄰近所述多個(gè)開口。

技術(shù)方案9：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述第一區(qū)域通過控制所述轉(zhuǎn)子條的漏磁通引入轉(zhuǎn)子凸極性。

技術(shù)方案10：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述第一區(qū)域通過對(duì)所述磁性材料的局部處理制成。

技術(shù)方案11：根據(jù)技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述局部處理包括氮化。

技術(shù)方案12：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述第一區(qū)域是非磁性的。

技術(shù)方案13：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，第一開口的第一區(qū)域不同于第二開口的第一區(qū)域。

技術(shù)方案14：根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，其中，所述第一區(qū)域在以下至少一個(gè)中鄰近所述開口定位：橋區(qū)、側(cè)區(qū)以及所述橋區(qū)的末端。

技術(shù)方案15：一種感應(yīng)電機(jī)，包括：

多個(gè)堆疊的根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子迭片，從而限定轉(zhuǎn)子芯組件；和

圍繞所述轉(zhuǎn)子芯組件的定子。

技術(shù)方案16：根據(jù)技術(shù)方案15所述的感應(yīng)電機(jī)，其中，所述感應(yīng)電機(jī)是非編碼的。

技術(shù)方案17：一種制造方法，包括：

選擇性地處理轉(zhuǎn)子迭片的區(qū)域，從而改變所述區(qū)域的磁導(dǎo)率，其中所述轉(zhuǎn)子迭片配置用于電機(jī)中，所述轉(zhuǎn)子迭片包括沿周向圍繞所述轉(zhuǎn)子迭片移置的多個(gè)開口，其中，所述轉(zhuǎn)子迭片包括雙相磁性材料。

技術(shù)方案18：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，還包括提供所述轉(zhuǎn)子迭片。

技術(shù)方案19：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，所述選擇性處理包括氮化。

技術(shù)方案20：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，所述選擇性處理包括施加熱處理。

技術(shù)方案21：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，所述區(qū)域鄰接所述多個(gè)開口。

技術(shù)方案22：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，所述多個(gè)開口配置為接收轉(zhuǎn)子條；以及

所述選擇性處理包括通過控制所述轉(zhuǎn)子條的漏磁通引入轉(zhuǎn)子凸極性。

本發(fā)明的各種其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下的詳細(xì)描述和附圖顯而易見。

附圖說明

在參照伴隨的附圖閱讀以下的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，附圖中類似的符號(hào)代表全部附圖中類似的部件，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的用于感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子迭片的一個(gè)實(shí)施例的前視 圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的用于感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子迭片的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子迭片的前視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3中的轉(zhuǎn)子迭片的一部分的局部放大前視圖。

圖5A-圖5E示出了本發(fā)明的不同轉(zhuǎn)子迭片實(shí)施例的局部放大前視圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造方法的流程圖。

部件清單

10 迭片

12 實(shí)心材料

14 軸孔

16 繞組孔

18 橋

30 消磁材料的共同/所有區(qū)域

32 消磁材料的橋區(qū)

34 消磁材料的側(cè)區(qū)

36 消磁材料的遠(yuǎn)側(cè)/端部區(qū)域

100 現(xiàn)有技術(shù)的迭片

200 制造方法

202 提供迭片

204 選擇性地處理迭片。

具體實(shí)施方式

除非另外限定，本文所使用的技術(shù)和科學(xué)用語具有如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員關(guān)于本公開主題一般理解的相同含義。如本文中所使用的用語“第一”、“第二”等不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而僅 用于將一個(gè)元件與另一元件區(qū)分。用語“一”、“一個(gè)”、“這個(gè)”不表示對(duì)數(shù)量進(jìn)行限制，而是表示存在所指的項(xiàng)目中的至少一個(gè)，并且用語“前”、“后”、“底部”和/或“頂部”(除非特別指出)只是為了便于敘述，且不限于任何一個(gè)位置或空間定向。

如果公開了范圍，針對(duì)相同構(gòu)件或性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)是包括在內(nèi)的且可獨(dú)立地組合(例如，“達(dá)到大約25wt.％”的范圍包括端點(diǎn)以及“大約5wt.％到大約25wt.％”的范圍的全部中間值等等)。結(jié)合數(shù)量使用的修飾的“大約”是包括所述值在內(nèi)的且具有由上下文指示的含義(例如，包括與特定量的測(cè)量結(jié)果關(guān)聯(lián)的誤差的程度)。因此，由用語“大約”修飾的值并不一定僅限于所指的準(zhǔn)確值。

如本文中所使用的“無傳感器”是指，例如，具有不需要傳感器(例如位置或速度傳感器)操作的能力。

本發(fā)明的方面已顯示出提供超出之前的電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，例如在圖3中，感應(yīng)電機(jī)具有相同的平滑的轉(zhuǎn)子條，從而沒有明顯的凸極性(電感的變化與轉(zhuǎn)子位置有關(guān))。這樣，難以使用來自定子側(cè)的高頻信號(hào)注入信號(hào)來跟蹤轉(zhuǎn)子凸極性以獲得位置信息以及因而除去對(duì)于位置或速度傳感器的需要。因此，提供無傳感器的感應(yīng)電機(jī)被證明是困難的。然而，應(yīng)用于圖3中所示的迭片或其它迭片的本發(fā)明的方面容許在不使用傳感器(例如速度或位置傳感器)的情況下在感應(yīng)電機(jī)中操作。事實(shí)上，在其他實(shí)施例中，本發(fā)明的方面可應(yīng)用于其它迭片，包括圖1和圖2中展示的那些。

根據(jù)本發(fā)明的方面的轉(zhuǎn)子迭片的前視圖在圖3中示出。如圖所示，轉(zhuǎn)子迭片10可包括圓形迭片元件12，該圓形迭片元件12包括圍繞元件12沿周向移置的多個(gè)開口16以及貫穿其中的軸向開口14。圓形迭片元件12可由任何合適的雙相或兩態(tài)磁性材料構(gòu)成。

如圖所示，開口16具有圍繞元件12的一致的大小、構(gòu)造和形狀。此外，開口16配置為在每個(gè)開口16處接收轉(zhuǎn)子條(未示出)。所示的開口16是閉合的。材料的橋18鄰近開口16的外部區(qū)域和元件12的 外周邊，因而將開口16限定為閉合的。

在示出的實(shí)施例中，在迭片10的外周上沒有槽。在其他實(shí)施例中，在迭片10的外周上可存在多個(gè)槽，其與該多個(gè)開口16中的各個(gè)開口對(duì)準(zhǔn)。槽可與該多個(gè)開口16鄰接，使得開口16被稱為開放的。在其他實(shí)施例中，盡管迭片是開槽的，但槽不與該多個(gè)開口16鄰接，從而將開口限定為仍然被稱為閉合的。

可將迭片10中的至少一個(gè)部分或區(qū)域處理，使得在迭片10的至少兩個(gè)區(qū)域之間的相對(duì)磁導(dǎo)率存在導(dǎo)致的變化。用于改變迭片10中的至少兩個(gè)部分之間的磁導(dǎo)率的任何合適方法都可使用。在一般轉(zhuǎn)讓的序列號(hào)為14/068937、名稱為“雙相磁性材料構(gòu)件及形成方法”(代理案號(hào)為269697-1)的在審美國專利中公開了一種可用于所述處理的合適方法。該參考文獻(xiàn)以其全部并入本文中。

參見圖4，示出了來自圖3的轉(zhuǎn)子迭片10的局部放大前視圖。由于處理，使得鄰近開口16的至少一個(gè)區(qū)域30(即，第一區(qū)域)比周圍區(qū)域的磁性更低。第一區(qū)域30可通過局部熱處理、氮化或改變第一區(qū)域30的任何其它合適的方法(例如，如前文所論述的)選擇性地改變，使得其相對(duì)磁導(dǎo)率比周圍區(qū)域更低。如此，該選擇性處理通過調(diào)整轉(zhuǎn)子條的漏磁通引入轉(zhuǎn)子凸極性。最終，使用了所得的轉(zhuǎn)子迭片10的電動(dòng)機(jī)(例如感應(yīng)電機(jī))更適合于無傳感器控制。

如圖所示，可實(shí)現(xiàn)相比迭片的其它區(qū)域具有較低磁導(dǎo)率的一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)域30。例如，位于迭片10的橋18區(qū)域中的第一區(qū)域30可接受處理，其被標(biāo)為32。同樣地，位于開口16的側(cè)部附近的第一區(qū)域30可接受處理，其被標(biāo)為34。另外，開口16的內(nèi)部遠(yuǎn)離橋18的第一區(qū)域30可接受處理，其被標(biāo)為36。

雖然在圖4中示出迭片10的三個(gè)不同的第一區(qū)域30接受處理，但應(yīng)當(dāng)明白的是，其它組合是可用的。例如，可僅在所論述的三個(gè)第一區(qū)域30中的一個(gè)或兩個(gè)中進(jìn)行減少區(qū)域30中的磁性的處理。

另外，該處理將導(dǎo)致改變至少兩個(gè)區(qū)域之間的相對(duì)磁導(dǎo)率。在一 個(gè)實(shí)施例中，該處理可導(dǎo)致第一區(qū)域30相比迭片10的有磁性的其余部分而言沒有磁性。同樣地，取決于對(duì)第一區(qū)域30應(yīng)用的處理，每個(gè)獨(dú)立的區(qū)域(例如32、34、36)可具有彼此相同的相對(duì)磁導(dǎo)率，或者磁導(dǎo)率可在開口16周圍的各個(gè)第一區(qū)域之間不同。另外，該處理可在迭片中的不同開口16周圍不同或者是均勻的。也就是說，對(duì)迭片10的每個(gè)開口16的處理可相同，或者取決于開口16可不同。

圖5A-圖5E示出了其他實(shí)施例中的迭片的部分的局部放大視圖。如圖所示，可使用本發(fā)明的方面的迭片不一定僅為圖3中所示的實(shí)施例。

參照?qǐng)D5A，對(duì)第一區(qū)域30的處理可僅在開口16的橋區(qū)域18，標(biāo)為32。另外，處理的橋區(qū)32可使得兩個(gè)橋區(qū)32之間的相對(duì)磁性不同，從而使得橋區(qū)32a、32b之間的相對(duì)磁導(dǎo)率不僅與其它區(qū)域不同，還與彼此不同。例如，如圖所示，在圖5A中左方的開口16上的橋區(qū)18中的處理32b比在右方示出的開口16上的橋區(qū)18中的處理32a更寬。結(jié)果，在左方的開口16相比在右方的開口16具有較低的漏磁。

參照?qǐng)D5B，迭片可具有可朝迭片10的邊緣開放的一些開口16，而其他開口不是如此。在所示的實(shí)施例中，開口16均朝迭片的邊緣或外周上的槽開放。帶槽的開放開口16(在圖的左方)可在側(cè)區(qū)34中接受處理。在相鄰的帶槽的開放開口16中(在圖的右方)，接受處理的區(qū)域可包括橋區(qū)32。兩個(gè)開口16均具有低漏磁。顯然，開口16附近的處理的其它構(gòu)造是可能的。例如，可組合圖5B中所示的兩個(gè)處理對(duì)一個(gè)開口進(jìn)行處理。

參照?qǐng)D5C，處理的區(qū)域30(在這種情況下在橋區(qū)32中)可特別地位于開口16的橋18中的不同位置中。如圖所示，存在分別在迭片10的橋18的不同確切區(qū)域中接受處理32a、32b、32c的三個(gè)不同的開口16。圖中在左方示出的開口16接受跨過橋區(qū)18的全部深度的處理32a。相比較而言，圖的中間和右方的開口16接受僅跨過橋區(qū)18的一部分(即，小于全部深度)的處理32b、32c。在中間示出的開口16接受 在橋區(qū)18中朝向/鄰近迭片的外周或邊緣的處理32b。相比較而言，在右方示出的開口16接受在橋區(qū)18中朝向/鄰近迭片的開口16的處理32c。

參照?qǐng)D5D，迭片可具有不同大小和類型的開口16。例如，一些開口16可為閉合的，而其他是開放的。一些迭片可包括在迭片的外周上的槽。該槽可存在于開放的開口上或者閉合的開口上。在所示的實(shí)施例中，帶槽的開放開口16(在圖的左方)可接受在橋區(qū)32中的處理。在相鄰的無槽且閉合的開口16中，可沒有處理。開口16之間的截面面積可不同。例如，左方的開口16相比右方的開口16具有較大的面積。

參照?qǐng)D5E，右方的開口16在遠(yuǎn)離橋36的區(qū)域中接受處理，該開口16相比左方的不接受處理的開口16具有增加的漏磁。

所得的轉(zhuǎn)子迭片10構(gòu)件然后可堆疊在轉(zhuǎn)子軸線(未示出)上，從而限定轉(zhuǎn)子芯組件。定子組件可圍繞該轉(zhuǎn)子芯組件。所得的組件包括電機(jī)。該電機(jī)可因此包括感應(yīng)電機(jī)。

存在許多論述定子組件、轉(zhuǎn)子組件和/或電機(jī)的結(jié)構(gòu)的在審或授權(quán)的專利。一般轉(zhuǎn)讓的序列號(hào)為13/853122、名稱為“用于感應(yīng)電機(jī)的雙相磁性轉(zhuǎn)子迭片”(代理案號(hào)為264829-1)的在審美國專利中公開了一種用于此構(gòu)件的裝配的合適方法。該參考文獻(xiàn)以其全部并入本文中。

參照?qǐng)D6，示出了示例性制造方法的流程圖。所示的方法200包括：可選地，在202處提供用于電機(jī)中的轉(zhuǎn)子迭片，其中轉(zhuǎn)子迭片包括沿周向圍繞轉(zhuǎn)子迭片的多個(gè)開口。該轉(zhuǎn)子迭片由雙相磁性材料構(gòu)成；在204處，選擇性地處理轉(zhuǎn)子迭片的區(qū)域，從而改變?cè)搮^(qū)域的磁導(dǎo)率。在另一實(shí)施例中，該方法可包括由另一實(shí)體(即，預(yù)先存在的轉(zhuǎn)子迭片)提供的選擇性地處理轉(zhuǎn)子迭片(即，204)。

雖然本文所示和描述的實(shí)施例可用于感應(yīng)電機(jī)中，但該感應(yīng)電機(jī)實(shí)際上也可用于任何合適的應(yīng)用中，例如牽引電動(dòng)機(jī)等等。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，轉(zhuǎn)子迭片包括：圓形迭片元件，其包括多個(gè)開口，所述多個(gè)開口配置為接收沿周向圍繞該元件移置的多個(gè)轉(zhuǎn)子條，其中圓形迭片元件包括磁性材料，此外，其中圓形迭片元件的第一區(qū)域接受處理，從而造成第一區(qū)域使得第一區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率低于磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造方法包括：選擇性地處理轉(zhuǎn)子迭片的區(qū)域，從而改變?cè)搮^(qū)域的磁導(dǎo)率，其中轉(zhuǎn)子迭片配置用于電機(jī)中，轉(zhuǎn)子迭片包括沿周向圍繞轉(zhuǎn)子迭片移置的多個(gè)開口，其中轉(zhuǎn)子迭片包括雙相磁性材料。

盡管本文僅示出和/或描述了本發(fā)明的某些特征，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可提出許多變型和修改。雖然論述了單獨(dú)的實(shí)施例，但本發(fā)明覆蓋所有那些實(shí)施例的所有組合。可以理解的是，所附權(quán)利要求意圖覆蓋落在本發(fā)明的意圖內(nèi)的所有這樣的變型和修改。