[发明专利]电机系统

说明书

技术领域

本发明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，还可以将本发明应用于工业机器和家用电器。

背景技术

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，本申请的发明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。

发明内容

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1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等。

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°。