專利名稱：具有電換向定子和帶永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的電機的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及一種具有帶有另外的磁極的定子和帶有數(shù)量與之相同的永久磁鐵極的轉(zhuǎn)子的電機，其中，為了減少制動力矩在定子和轉(zhuǎn)子間區(qū)域內(nèi)的氣隙面上設(shè)有細齒。
US3604961公開了一種類似的電機。在這里，被構(gòu)造成內(nèi)轉(zhuǎn)子的電激勵轉(zhuǎn)子在圓周側(cè)具有一個形狀相同的回曲形細齒，從而它在此方向上被設(shè)計成對稱的。定子極由永久磁鐵構(gòu)成，但它們沒有均勻地設(shè)置在外周方向上，因為它們交替地占據(jù)了一個比360°/η大或小的角度，其中η表示極數(shù)。如此選擇不同的角度數(shù)值，即在定子和轉(zhuǎn)子間的外周方向上獲得一個均勻的磁場分布。這導(dǎo)致定子和轉(zhuǎn)子間的制動力矩的降低。如果永久磁鐵沒有錯位，則在定子和轉(zhuǎn)子間會出現(xiàn)由極數(shù)決定的多個制動位置，它們可以在用手轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子時得到確定并會在電機運轉(zhuǎn)中發(fā)出噪音。
但這種已知的制動力矩的降低決定了定子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中重要的是永久磁鐵的精確裝入。另外，電機結(jié)構(gòu)或多或少地限制了制動力矩的減少。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種補償制動力矩的電機，它結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，并提供了大大改善地減少并補償制動力矩的可行方案。
該任務(wù)由帶有權(quán)利要求1所述整體結(jié)構(gòu)的電機解決。
細齒在定子氣隙面區(qū)域內(nèi)的偏移造成了對稱構(gòu)造的永久磁鐵轉(zhuǎn)子，它制造簡單并且在圓周方向上產(chǎn)生了確定的磁場狀況，它可以由安置在定子上的細齒以多種方式來控制。在此，定子可以被設(shè)計成大致對稱的。制動力矩的補償仍然受細齒設(shè)計的限制，這樣的細齒可以通過實心電樞的簡單沖壓形成磁極而制成。由于只相應(yīng)地改變沖壓過程，所以也應(yīng)包括簡單地在電機制造過程中進一步改善制動力矩補償。另外，由于可以借助簡單的電氣控制線路來實現(xiàn)供電，所以省去了通過電刷來供電。
當定子磁極數(shù)等于轉(zhuǎn)子永久磁鐵極數(shù)時，由此得到了一個特別簡單的電機結(jié)構(gòu)，其中尤其是規(guī)定了，定子被構(gòu)造成內(nèi)定子，而轉(zhuǎn)子被構(gòu)造成外轉(zhuǎn)子。
根據(jù)這樣一個設(shè)計方案，實現(xiàn)了對制動力矩非常有效的補償，即極對細齒的錯位距離相同并最好等于細齒齒距的一半。
根據(jù)一個設(shè)計方案，為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)擬定了這樣的措施，即轉(zhuǎn)子的永久磁鐵極是由均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上的單永久磁鐵構(gòu)成的，這些永久磁鐵在圓周方向上具有交替的極性，其中，單永久磁鐵也可以被單極磁化。
可以如此設(shè)計另一個轉(zhuǎn)子方案，即轉(zhuǎn)子的永久磁鐵極是由許多個均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上的兩極環(huán)段永久磁鐵構(gòu)成的，這些永久磁鐵的極在圓周方向上同向布置，其中永久磁鐵極可以由多極環(huán)段永久磁鐵構(gòu)成。
細齒按照已知的方式被設(shè)計成回曲形，其中在最簡單情況下細齒的齒和齒槽具有相同的寬度和相同的深/高度。
當細齒的齒和齒槽具有不同的寬度，然而具有相同的深/高度并且它們成極對地互補時，或者細齒極對的一個磁極的齒寬和其另一個磁極的齒槽至少在一個部分圓周區(qū)域內(nèi)同樣地變化，由此得到了對制動力矩的盡可能的補償。細齒的齒與齒槽的數(shù)目最好是所構(gòu)成極對數(shù)目的整數(shù)倍。
極對的形成和制動力矩的補償一方面可以如此進行，即由分別相鄰或在直徑上相反對置的磁極構(gòu)成的定子極對的細齒分別相互錯開，另一方面由分別錯開兩個極距的磁極構(gòu)成的定子極對的細齒分別相互錯開。在這兩種情況下，極對細齒的齒在圓周側(cè)反相錯開。在轉(zhuǎn)子固定不變或運轉(zhuǎn)的偏心率下，補償?shù)男Яθ匀挥邢蕖?br> 在高極數(shù)電機中，如第二實施例所示的那樣，細齒以雙倍極距反相布置是有利的。
在這樣的電機中，消除了轉(zhuǎn)子偏心率的影響。
為提高制動力矩的補償效力規(guī)定，齒高和齒槽深度等于或大于定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙距離。
結(jié)合附圖所示的實施例來詳細描述本發(fā)明，其中

圖1-4示出了用于預(yù)定的八極永久磁鐵轉(zhuǎn)子的定子的分級布置，圖5示出由相對安置的磁極來形成極對，圖6示出了由錯開兩個極距的磁極來形成極對。
結(jié)合圖1-圖4來描述一個電機的構(gòu)造，它分別具有八個在電換向定子St上的磁極P1-P8和八個在轉(zhuǎn)子R上的永久磁鐵極M1-M8，在圖中分別記錄下了作為套形外轉(zhuǎn)子構(gòu)造的轉(zhuǎn)子R的轉(zhuǎn)向。
在此電機結(jié)構(gòu)中，在軸線A1-A4上形成了四個90度扇形區(qū)，如圖3、4所示的那樣，在這些區(qū)域內(nèi)分別安置了轉(zhuǎn)子R的兩個永久磁鐵極M1和M2、M3和M4、M5和M6、M7和M8以及分別安置了兩個磁極P1和P2、P3和P4、P5和P6、P7和P8。由于極對形成應(yīng)遍及分別錯開兩個極距的定子極對上，所以根據(jù)本發(fā)明，磁極P1和P3、P2和P4、P5和P7、P6和P8必須制有分別相對錯開的細齒以便達到對制動力矩(Rastmomente)的補償。
在圖1-圖4中示出了一個實施例，其中細齒總是遍及磁極P1-P8的整個氣隙面上并具有相同并保持不變的齒距。這意味著，細齒齒寬和齒槽寬度是同樣大小的。
為了獲得圖4示意畫出的電機結(jié)構(gòu)，例如使朝向永久磁鐵極M7、M8的90度扇形區(qū)制有細齒Vz1，如圖1所示，一個齒的前上升邊緣對準了軸線A1。相應(yīng)地制出為永久磁鐵極M3、M4配置的細齒Vz3，如所示出的，一個齒的前側(cè)面對準軸線A3。
相對軸線A2、A4錯開半個齒距的細齒Vz2、Vz4具有與永久磁鐵極M1和M2或M5和M6相配的90度扇形區(qū)。如果齒Z和齒槽ZL具有一致的寬度a，則錯位等于a，即細齒Vz2、Vz4如圖2所示地通過一個前上升邊緣(Vorderf1anke)對準了軸線A2、A4。錯位a因此出現(xiàn)在極對P1和P3、P2和P4、P5和P7、P6和P8中。極化作用因此通過這些磁極實現(xiàn)，它們錯開定子St的兩個極距。在此，在90度扇形區(qū)之間的接合位置上交替形成了較寬的齒和齒槽。
如果根據(jù)圖3所示地將實心定子沖壓，則產(chǎn)生了如圖4所示的磁極P1-P8，細齒Vz1、Vz2、Vz3、Vz4被分別分成兩個相同的細齒部Vz11和Vz12、Vz21和Vz22、Vz31和VZ32、Vz41和Vz42。細齒部Vz11和Vz21、Vz12和Vz22、Vz31和VZ41、Vz32和Vz42之間的錯位距離a保持不變并在整個范圍內(nèi)有助于補償制動力矩。
在實施例中，永久磁鐵極M1-M8是由兩極環(huán)段永久磁鐵構(gòu)成的，它們通過其中性中央軸對準軸線A1-A4并且在圓周方向上它們的極同向定位，從而環(huán)段永久磁鐵的不同極在轉(zhuǎn)子R的極間隙之間相對。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也可以用多極(大于2)環(huán)段永久磁鐵實現(xiàn)。
在此實施例中，定子St和轉(zhuǎn)子R具有數(shù)量相同的η=8的極。極數(shù)也可以多一些或少一些，但必須是偶數(shù)。定子ST極數(shù)也可以不同于轉(zhuǎn)子R極數(shù)。轉(zhuǎn)子R的永久磁鐵極M1-M8也可以由經(jīng)過單極磁化的單永久磁鐵構(gòu)成。
根據(jù)圖5，對于具有圖4結(jié)構(gòu)的電機再一次示出了在磁極P1、P3的細齒vz21和Vz31之間的錯位距離a，這些磁極是對應(yīng)于永久磁鐵極M1和M3示出的。如果永久磁鐵極M1和M3被構(gòu)造為單永久磁鐵，則細齒Vz31的齒Z的前上升邊緣對準永久磁鐵極M3的端部邊緣，而細齒Vz21齒槽ZL的前上升邊緣對準永久磁鐵極M1的端部邊緣，并且細齒Vz21和Vz31覆蓋了磁極P1、P3以及永久磁鐵極M1、M3的極寬度。
磁極P1、P3是按照(n+2)r的距離設(shè)置的，其中n=1或2，r是極距。
但是，細齒也可以在磁極P1-P8的部分圓周區(qū)域上伸展。在這種情況下，一般使極對的部分圓周區(qū)域彼此協(xié)調(diào)，即，在極對的磁極上作同樣的選擇。
具有統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的齒Z和齒槽的齒距也不一定是必需的。為了提高補償能力，可以在極對細齒中只使部分齒和齒槽錯位。另外，細齒中的齒寬和齒槽寬至少可以部分地改變。另外，如果一個磁極的細齒的齒Z與極對的另一個磁極細齒的齒槽ZL互補，這會是有利的。由此可看出，可以得到許多種影響制動力矩的方案，它們可以只通過圖3所示的定子ST沖壓過程來進行。在此，基本上保留了定子St的對稱基本結(jié)構(gòu)。只是改變了在磁極P1-P8的氣隙面上的細齒。
如圖6所示，在定子St上的極對形成也可以借助直徑上相反布置的極對來完成，如用磁極P1和P5所示的那樣。在此，細齒Vz21和Vz41相對錯開半個齒距，如其前上升邊緣相對于永久磁鐵極M1和M5的終端邊可看出的那樣。
極對形成也可以由相鄰磁極8、即錯開一個極距的磁極如P1和P2直至P7和P8完成。也可以只通過圖3示出的定子St的沖壓過程實現(xiàn)極對形成。細齒的齒數(shù)最好大于定子St的極數(shù)，徑向上齒Z高度和齒槽ZL深度等于或大于氣隙寬度。
電機結(jié)構(gòu)在每種情況下都保持簡單并且容易實現(xiàn)。許多種方案效果不同地適用于補償制動力矩。在每種情況下，都獲得了相同的無噪音的電機運行。
權(quán)利要求
1．一種具有一個帶有許多磁極(P1-P8)的定子(St)和一個帶有相同數(shù)量的永久磁鐵極(M1-M8)的轉(zhuǎn)子(R)的電機，其中，為了降低制動力矩在轉(zhuǎn)子(R)與定子(St)間區(qū)域內(nèi)在氣隙面上設(shè)有細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)，其中，定子(St)和轉(zhuǎn)子(R)的極結(jié)構(gòu)被設(shè)計得在圓周方向上基本上是對稱的，定子(St)的磁極(P1-P8)至少在氣隙面的部分區(qū)域上設(shè)有細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)，而定子(St)的磁極(P1-P8)構(gòu)成了極對(P1,P3；P2,P4；P5,P7；P6,P8或P1,P5；P2,P6；P3,P7；P4,P8)，其中細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)至少在彼此相應(yīng)的部分圓周區(qū)域內(nèi)分別相對錯開。
2．如權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，定子(St)的磁極(P1-P8)數(shù)量等于轉(zhuǎn)子(R)的永久磁鐵極(M1-M8)數(shù)量。
3．如權(quán)利要求1或2所述的電機，其特征在于，極對(P1,P3；P2,P4；P5,P7；P6,P8或P1,P5；P2,P6；P3,P7；P4,P8)的細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)的錯位距離相同并最好等于細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)齒距的一半。
4．如權(quán)利要求1-3之一所述的電機，其特征在于，定子(St)被構(gòu)造為內(nèi)定子，而轉(zhuǎn)子(R)被構(gòu)造為外轉(zhuǎn)子。
5．如權(quán)利要求1-4之一所述的電機，其特征在于，轉(zhuǎn)子(R)的永久磁鐵極(M1-M8)由均勻分布在轉(zhuǎn)子(R)圓周上的單永久磁鐵構(gòu)成，這些永久磁鐵在圓周方向上具有交替的極性。
6．如權(quán)利要求5所述的電機，其特征在于，單永久磁鐵被單極充磁。
7．如權(quán)利要求1-4之一所述的電機，其特征在于，轉(zhuǎn)子(R)的永久磁鐵極(M1-M8)由許多個均勻分布在轉(zhuǎn)子(R)圓周上的兩極環(huán)段永久磁鐵構(gòu)成，這些永久磁鐵的極在圓周方向上同向布置。
8．如權(quán)利要求7所述的電機，其特征在于，轉(zhuǎn)子(R)的永久磁鐵極(M1-M8)由多極環(huán)段永久磁鐵構(gòu)成。
9．如權(quán)利要求1-8之一所述的電機，其特征在于，細齒(Vz11,Vz22…Vz41,Vz42)呈回曲形構(gòu)造。
10．如權(quán)利要求9所述的電機，其特征在于，細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)的齒(Z)和齒槽(ZL)具有相同的寬度和深/高度。
11．如權(quán)利要求9所述的電機，其特征在于，細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)的齒(Z)和齒槽(ZL)具有不同的寬度，但它們具有相同的深/高度，而且它們成極對地互補。
12．如權(quán)利要求9或10所述的電機，其特征在于，細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)極對的一個極的齒(Z)寬度和其另一個極的齒槽(ZL)寬度至少在一個部分圓周區(qū)域內(nèi)同樣地變化。
13．如權(quán)利要求1-12之一所述的電機，其特征在于，細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)的齒(Z)和齒槽(ZL)的數(shù)目是所構(gòu)成極對數(shù)目的整數(shù)倍。
14．如權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，由分別相鄰或直徑上相向?qū)χ玫拇艠O(P1,P2；P3,P4；P5,P6；P7,P8)構(gòu)成的定子(St)極對的細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)分別相對錯開。
15．如權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，由分別錯開兩個極距的磁極(P1,P3；P2,P4；P5,P7；P6,P8)構(gòu)成的定子(St)極對的細齒(Vz11,Vz12…Vz41,Vz42)分別相對錯開。
16．如權(quán)利要求1-15之一所述的電機，其特征在于，齒(Z)的高度和齒槽(ZL)深度大約等于或大于定子(St)與轉(zhuǎn)子(R)間的氣隙寬度。
全文摘要
通過如此特殊地構(gòu)造定子氣隙面獲得一種具有一電換向定子和一個永久磁鐵轉(zhuǎn)子的無噪音且補償制動力矩的電機,即它們至少部分地設(shè)有細齒并且形成了極對,其中至少一部分細齒分別相對錯開。
文檔編號H02K21/22GK1289471SQ99802522
公開日2001年3月28日 申請日期1999年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月11日
發(fā)明者克里斯托夫·貝爾瑙爾, 馬蒂亞斯·漢斯施埃爾 申請人:羅伯特·博施有限公司