用于加热、通风以及空调系统的无刷电机的制作方法

本公开涉及用于加热、通风以及空调系统的无刷电机。

背景技术：

本部分提供与本公开有关的背景信息，这些信息不一定是现有技术。

无刷电机通常用于各种工业和消费产品，例如汽车相关产品，特别是用于加热、通风以及空调(hvac)系统的鼓风机电机。由于各种原因，无刷电机已经取代了传统的dc有刷电机。主要原因之一是为了避免和消除由于电刷和换向器槽的接触和滑动引起的电刷噪声的共同激励。无刷电机的使用消除了电刷噪声，该电刷噪声通常是音调上的(与换向器上的槽的数量对应的槽通过频率)，以及是高频滴答/磨削噪声(ticking/grindingnoise)。

典型的无刷电机在定子和转子上具有奇数个磁体(m)和偶数个槽(s)，或反之亦然。因此，目前的无刷电机能够产生对应于(m·s)/2的阶次处的主要磁谐波，以及m的倍数处的次要次谐波(例如，如果m＝5且n＝10，则主要的听得见的谐波在电机转速的第(5·10)/2＝25阶处被激励)。

因此，抑制这种主导谐波的无刷电机将是所期望的。本公开有利地提供了这种无刷电机，其具有较高阶次处的主导谐波，该主导谐波被鼓风机掩盖(听不见)。

当通常掩盖鼓风机所引起的噪声的空气冲击噪声(air-rushnoise)是最小时，目前的无刷电机在一定转速、相对低的鼓风机速度下经历主导的(听得见的)阶次/音调。最主导的/听得见的音调(阶次)出现在(m·n)/2阶次处。对于目前的无刷电机，(m·n)的乘积是偶数，并且阶次出现在整数处。当与hvac系统共振一致时，这一阶次得到进一步放大。例如，对于m＝4且n＝6的目前的无刷电机而言，主导阶次是(4·6)/2＝12。对于m＝8且n＝6的目前的电机而言，主导的阶次是(8·6)/2＝24。对于m＝5且n＝6的目前的无刷电机而言，主导的阶次是(5·6)/2＝15。由于阶次的相对低的频率和高的能量造成了主导阶次没有被鼓风机的空气冲击噪声所掩盖，所以这种主导阶次是不期望听到的。因此，产生相对高的频率阶次和相对小的能量的无刷电机是所期望的，因为这种阶次将会被鼓风机的噪声掩盖，并且有利的是，其是听不见的。

技术实现要素：

本部分提供本公开的一般性概述，而不是其全部范围和所有特征的全面公开。

本公开包括用于加热、通风以及空调(hvac)系统的无刷电机。无刷电机包括转子和定子。转子具有奇数(x)个磁体。定子限定奇数(y)个槽，每个槽包括多个分数节距相位绕组。该无刷电机的基波阶次为(x·y)/2，该基波阶次为非整数。

根据本文中提供的描述会明白进一步的适用领域。本概述中的描述和特定示例仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅为了选定实施方式的图示目的，而不是为了所有可能的实现的图示目的，并且不意图限制本公开的范围。

图1示出了根据本公开的示例性的无刷电机；以及

图2示出了相对于示例性鼓风机所产生的总体噪声，根据本公开的无刷电机的示例性阶次，以及现有技术的无刷电机的示例性阶次。

贯穿附图的几个图示，对应的附图标记表示的对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图对示例实施方式进行更全面的描述。

图1以参考标记10示出了根据本公开的示例性无刷电机。无刷电机10可以与任何合适的设备一起使用，例如加热、通风以及空调(hvac)系统(特别是车辆hvac系统)的鼓风机。无刷电机10通常包括轴12、转子14以及定子16。转子14包括多个磁体20。定子16限定多个槽22。每个槽22包括分数节距相位绕组(fractional-pitchphasewindings)。

与目前的无刷电机不同，根据本公开的无刷电机10具有奇数(x)个磁体20和奇数(y)个槽22。现有的无刷电机具有偶数个槽和奇数个磁体(或反之亦然)，这导致产生不期望听到的低频率/高能量阶次，特别是在低的鼓风机速度下，有时是在较高的鼓风机速度下。通过具有奇数(x)个磁体20和奇数(y)个槽22，本公开的无刷电机10有利地产生相对较高的主导阶次，该主导阶次通常是听不见的，以及/或者容易被高频空气冲击噪声掩盖。

无刷电机10可以具有任何适当数量的磁体20，例如五个磁体20或七个磁体20。电机10也可以具有任何适当数量的奇数个槽22，例如9、11、13、15或27个槽22。下表1列出了具有五个磁体20以及9、11、13、15或27个槽22的示例性转子14的基波阶次。表1也列出了具有7个磁体20以及9、11、13、15或27个槽22的示例性转子14的基波阶次。有利的是，具有9、15、21、27、33等个槽的定子可以在三相中机械地平衡。

基波阶次是基于(x*y)/2进行计算的。如表1所示，无刷电机10的每一个基波阶次是非整数。因此，对应的主导阶次(其是基波阶次的两倍)高于具有偶数个槽或磁体的现有无刷电机的主导阶次。与现有的无刷电机的阶次相比，无刷电机10的相对较高的主导阶次具有较高的频率和较少的能量。因此有利的是，无刷电机10的主导阶次较高并且是听不见的。

表1

图2以线a示出了典型的车辆hvac鼓风机在各种速度下产生的噪声量。以参考标记b示出了具有5个磁体和12个定子槽的现有无刷电机在各种电机速度下生成的第30阶。在低速度下，例如在大约1600rpm的速度下，示例性的现有无刷电机的第30阶比示例性的鼓风机电机的总体分贝水平a只低约10db(或更少)。这是不期望的，因为通常对于现有无刷电机的第30阶b被线a所代表的鼓风机生成的总体噪音掩盖而言，这样10db的差别不够显著。通常由于第30阶b具有低频率和高能量，所以线b的第30阶是听得见的。

图2的线c示出了根据本公开的无刷电机10产生的示例性第55阶，该无刷电机10具有转子14和定子16，该转子14具有等于5的奇数(x)个磁体20，定子16限定等于11的奇数(y)个槽22，这得出第27.5基波阶次和第55主导阶次。图2的线d示出了根据本公开的无刷电机10的示例性第65阶，该无刷电机10具有转子14和定子16，该转子14具有等于5的奇数(x)个磁体20，定子16限定等于13的奇数(y)个槽22。图2的线e和f分别示出了根据本公开的无刷电机10的示例性第45阶和示例性第75阶，该无刷电机10具有转子14和定子16，转子14具有奇数(x)个磁体20，定子16限定奇数(y)个槽22。

总体分贝水平a和线b的第30阶之间的变化量(delta)是最小值，因此第30阶主导，并且对线a的总体dba贡献最大。然而，在利用根据本公开的奇数个槽和奇数个磁体的组合所产生的所有较高阶次的情况下，变化量dba更大，因此仅是略微听得见，并不令人讨厌。此外，其很容易被不同于第30阶的、更高的鼓风机rpm下的更高的空气冲击噪声所掩盖，由于其在1600rpm下产生并且与任何hvac系统共振(例如但不限于800hzhvac系统共振)一致，因此其得到改善。

如图2所示，与第30阶b相比，线c的第55阶，线d的第65阶，线e的第45阶以及线f的第75阶具有相对较高的频率和较少的能量。因此，线a的示例性鼓风机的总体噪声水平和以下中的每一个之间的差远大于10db，例如约30db：线c的第55阶、线d的第65阶、线e的第45阶、以及线f的75阶。根据本公开的示例性无刷电机10所产生的第55阶、第65阶、第45阶以及第75阶通常被鼓风机(线a)产生的总体声音所掩盖，从而有利地使得无刷电机10的阶次听不见或不那么令人讨厌。因此，图2示出了示例性的现有无刷电机的第30阶和根据本公开的无刷电机10的第55阶、第65阶、第45阶以及第75阶中的每一个之间的频率和振幅的差异。图2示出了，与第55阶、第65阶、第45阶以及第75阶相比，第30阶具有较低的频率和振幅。此外，在较低频率下第30阶容易与hvac系统共振一致，使得其声音更大。

因此，本教导有利地提供了无刷电机10，该无刷电机10具有转子14和定子16，该转子14具有奇数(x)个磁体20，该定子16限定奇数(y)个槽22。电机10具有等于(x·y)/2的基波阶次，该基波阶次是非整数。因此，对应的主导阶次将高于具有偶数个槽的现有无刷电机的主导阶次。由于相比于具有偶数个槽的现有无刷电机，较高的主导阶次具有相对较高的频率和相对较低的能量，所以有利的是根据本公开的无刷电机10的较高主导阶次是听不见的。因此，无刷电机10产生的噪声有利地被相关联鼓风机产生的总体噪声所掩盖。与现有的无刷电机相比，根据本公开的无刷电机10的高频阶次具有相对较少的能量，因此有利地使得本公开的无刷电机10更安静。

为了说明和描述目的而提供了实施方式的上述描述。本描述并不意图穷举或者限制本公开。特定实施方式的各个要素或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可以在选定的实施方式中使用，即使没有特别地示出或描述。也可以以多种方式改变这些要素和特征。这样的变化不视为与本公开相背离，所有这样的修改意图被包括在本公开的范围内。

提供了示例实施方式，使得本公开将会是充分的，并且会完全地将范围传达给本领域的技术人员。很多具体细节被列出，例如具体部件、装置以及方法的示例，以提供对本公开的实施方式的充分理解。本领域的技术人员会明白，不需要采用具体的细节，示例实施方式可以以很多不同的形式来体现，以及任何内容都不应该被解释为对公开的范围进行限制。在一些示例实施方式中，没有详细描述已知的处理、已知的装置结构以及已知的技术。

这里使用的术语仅为了描述特定示例实施方式的目的，并不意图加以限制。正如这里所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”以及“该”可能也意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包括性的，并因此指定所声明的特征、整体、步骤、操作、元件以及/或者部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件以及/或者其组群的存在或添加。本文所描述的方法步骤、处理以及操作不被解释为必须要求以所讨论或说明的特定顺序来执行它们，除非特别地指出执行的顺序。此外应当明白，可以采用额外或替代的步骤。

当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合至另一个元件或层”、“连接至另一个元件或层”或“耦接至另一个元件或层”时，其可以直接在另一个元件或层上、接合、连接或耦接至另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接接合至另一个元件或层”、“直接连接至另一个元件或层”或“直接耦接至另一个元件或层”时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语也应该以类似的方式进行解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。正如这里所使用的，术语“以及/或者”包括一个或多个相关联的列举项目的任何或所有组合。

虽然这里可以使用第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层以及/或者部分，但是这些元件、部件、区域、层以及/或者部分不应该受到这些术语的限制。这些术语只用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另外的区域、层或部分进行区分。当在本文中使用时，诸如“第一”、“第二”的术语以及其它数字术语不暗示序列或顺序，除非上下文明确指出。因此，在不背离示例实施方式的教导的情况下，所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

为了便于描述，在本文中可以使用诸如“内部”、“外部”、“在下方”、“在下面”、“低”、“在上面”、“上”等空间上相对的术语来描述图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。除图中描绘的方向之外，空间上相对的术语意图包括装置在使用或操作中的不同方向。例如，如果图中的装置被翻转，那么被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将取向为在其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“在下面”可以包括上面和下面两个方向。装置可以是另外的方向(旋转90度或其它方向)，并相应地解释本文中所使用的空间上相对的描述符号。