專利名稱：電機(jī)的制作方法
電機(jī)本發(fā)明涉及一種電機(jī)。電機(jī)通常包括固定于殼體的定子和可相對于定子運(yùn)動的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子可被支撐為例如相對于定子能轉(zhuǎn)動或相對于定子能線性移動。電機(jī)屬于電一機(jī)械能量轉(zhuǎn)換器。在該上下文中，它們可作為電動機(jī)或發(fā)電機(jī)而操作。例如，電機(jī)可用于驅(qū)動機(jī)動車。為達(dá)到此目的以及用于其它應(yīng)用，獲得電機(jī)操作表現(xiàn)的限定特性可是有利的。扭矩、聲學(xué)性能、鐵損、以及繞組損耗和磁體損耗均可包括在這些特性之中。具有集中繞組的電機(jī)的定子區(qū)別于具有分布繞組的電機(jī)的定子之處在于緊湊設(shè)計(jì)。諸如分?jǐn)?shù)槽繞組的繞組類型容許極對數(shù)和槽口數(shù)的不同組合形式。轉(zhuǎn)子中的極對數(shù)量可理解為極對數(shù)，而定子中的槽口作用為容納繞組。在機(jī)動車驅(qū)動系統(tǒng)中的電機(jī)情況下，具有三個(gè)電相的電機(jī)是多相電機(jī)中最常用的。在此，三相電機(jī)可連接到具有三個(gè)相的三相電氣系統(tǒng)，三個(gè)相相對于彼此移相120°。轉(zhuǎn)子中的每個(gè)磁極對包括兩個(gè)磁極，北極和南極。每個(gè)極和每個(gè)相中的槽口數(shù)量限定為q = QsA2*p*m)，其中，m表示相位數(shù)量，Qs 是槽口數(shù)量，P是轉(zhuǎn)子中的極對數(shù)量。作為工作波施加于具有集中繞組的電機(jī)中的波不一定是主波。利用磁通勢的較高階諧波分量作為工作波可是相當(dāng)有利的。例如，文獻(xiàn)US 2007/0194650 Al描述一種包括十二個(gè)槽口和十個(gè)極的電機(jī)。在這種類型的電機(jī)中，定子在操作中感生的磁通勢不依照簡易正弦波分布。而是，當(dāng)例如用傅立葉分解來分析磁通勢及其諧波分量時(shí)，明顯出現(xiàn)了很多非期望的諧波分量。在此，除用作電機(jī)的工作波外的所有諧波分量都是非期望的，因?yàn)樗鼈兛蓪?dǎo)致?lián)p耗，另外可造成非期望的聲學(xué)損傷。術(shù)語“次諧波”將要與工作波相關(guān)。舉例而言，第五或第七諧波分量可用作包括具有集中繞組的定子的電機(jī)中的工作波，兩個(gè)相鄰齒之間設(shè)置有繞組方向(Winding sense)相反的股線(有時(shí)也稱作“相”)的線圈。以基本形式，這導(dǎo)致形成具有十二個(gè)槽口和十個(gè)極、或十二個(gè)槽口和十四個(gè)極的電機(jī)。在此，槽口數(shù)量的全部整數(shù)倍數(shù)和極數(shù)的全部整數(shù)倍數(shù)也是可能的。工作波也可稱作同步分量。可由電流量、磁通勢分布和磁通密度分布計(jì)算出電機(jī)扭矩。為了產(chǎn)生與時(shí)間無關(guān)的扭矩，在考慮到最低對稱性時(shí)轉(zhuǎn)子的極對數(shù)量必須就所述對稱性而與磁通勢的主波的諧波階數(shù)一致。所需對稱性可例如在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的四分之一周長或二分之一周長上給出。從引述文獻(xiàn)US 2007/0194650 Al中已知一種用于減小次諧波分量的措施。然而，在該參考文獻(xiàn)中，每個(gè)線圈分成兩個(gè)線圈，因此所獲得的多個(gè)線圈系統(tǒng)相對于彼此移相 (shift)。然而，這種措施使得繞組系統(tǒng)和電機(jī)復(fù)雜化，并提高了其價(jià)格。本發(fā)明的目的是以較低花費(fèi)實(shí)現(xiàn)電機(jī)中的次諧波分量的減小。
根據(jù)本發(fā)明，該目的由包括獨(dú)立權(quán)利要求的特征的電機(jī)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中分別限定了具體實(shí)施方式
和進(jìn)一步的改進(jìn)。在基于建議原理的一個(gè)實(shí)施方式中，電機(jī)包括定子和能相對于定子運(yùn)動的轉(zhuǎn)子。 定子包括用于容納電繞組的槽口。在工作中，磁通勢的工作波與磁通的基波不同。同時(shí)，在至少一個(gè)定子部分處設(shè)置有用于所述磁通的基波的機(jī)械阻障。所述磁通可理解為定子中的磁通、和/或定子與轉(zhuǎn)子之間氣隙內(nèi)的磁通。在此，機(jī)械阻障設(shè)計(jì)為使得基波減弱，而工作波保持實(shí)質(zhì)上未受影響或僅在較小程度上受到影響。機(jī)械阻障妨礙基波的形成。在該上下文中，基波可理解為相對于工作波的次諧波分量?；诮ㄗh原理實(shí)現(xiàn)的次諧波分量的顯著減小，可僅通過在定子中實(shí)施的機(jī)械措施而實(shí)現(xiàn)。在這樣做時(shí)，可在轉(zhuǎn)子中和/或繞組中添加其它措施；然而，這并不是強(qiáng)制性的。在一個(gè)實(shí)施方式中，定子設(shè)計(jì)為具有集中繞組的定子，其中定子的各自形成于定子的相鄰槽口之間的兩個(gè)相鄰齒設(shè)置有股線的沿相反繞線方向的線圈。在一個(gè)實(shí)施方式中，采用繞定子的相應(yīng)齒纏繞的集中繞組。在這種配置中，不一定定子的每個(gè)齒都承載繞組。在一個(gè)實(shí)施方式中，定子的所述至少一個(gè)部分位于定子的設(shè)置有電機(jī)的定子繞組的共用股線的線圈的兩個(gè)區(qū)域之間。不同股線分配給多相繞組的不同電相。例如，在三相繞組的示例中可設(shè)置三個(gè)股線。在一個(gè)實(shí)施方式中，在定子中設(shè)置若干個(gè)機(jī)械阻障。優(yōu)選地，如果提供旋轉(zhuǎn)電機(jī)，則所述若干個(gè)機(jī)械阻障沿定子的圓周規(guī)則地分布。在轉(zhuǎn)子相對于定子進(jìn)行線性運(yùn)動的情況下，機(jī)械阻障可沿直線等距設(shè)置。對于具有十二個(gè)槽口和十個(gè)或十四個(gè)極的電機(jī)而言，舉例而言，六個(gè)機(jī)械阻障可沿圓周規(guī)則地分布，意味著在每隔60°的距離處設(shè)有一個(gè)機(jī)械阻障。對于整數(shù)倍數(shù)，即十二個(gè)槽口的整數(shù)倍數(shù)和十個(gè)或十四個(gè)極的相等整數(shù)倍數(shù)，優(yōu)選地，用于基波的六個(gè)機(jī)械阻障的對應(yīng)整數(shù)倍數(shù)在圓周上以規(guī)則分布設(shè)置。機(jī)械阻障可設(shè)計(jì)成，例如，呈定子的定子疊片鐵心的軛部截面的減小的形式。減小定子的軛部截面，可以若干種方式實(shí)施。機(jī)械阻障可例如以如下形式形成，使得定子的無論如何呈現(xiàn)于機(jī)械阻障區(qū)域內(nèi)的槽口相對于定子的不設(shè)置在包括機(jī)械阻障的部分內(nèi)的槽口加深。優(yōu)選地，每隔一個(gè)的槽口形成有較深深度。在一個(gè)實(shí)施方式中，槽口形成為在定子的設(shè)置有共用股線的線圈的兩個(gè)區(qū)域之間加深。該區(qū)域的兩個(gè)外部槽口——其設(shè)置有股線的線圈——并不形成為加深的。在一個(gè)實(shí)施方式中，在各種情況下加深槽口形成為具有如下這種深度，即產(chǎn)生定子的中斷。例如，在定子的設(shè)置有共用股線的每兩個(gè)的區(qū)域之間，定子中斷。交替地或附加地，軛部截面可在定子的與上述槽口相對的一側(cè)上減小。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)情況下，這可通過使圓周變扁平而實(shí)現(xiàn)。替代地或附加地，在定子的背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)上可結(jié)合附加槽口。在另一實(shí)施方式中，可通過在軛部區(qū)域內(nèi)結(jié)合有孔而減小軛部截面。
舉例而言，與無這些機(jī)械阻障的設(shè)計(jì)相比，機(jī)械阻障可通過所述示例性實(shí)施方式在定子的至少一個(gè)部分處減弱50%或更多。機(jī)械阻障可設(shè)計(jì)為，使得相對于無這些附加機(jī)械阻障的慣常電機(jī)而言，在電機(jī)的額定扭矩下，在定子的至少一個(gè)部分處的基波減弱至少50 %，該區(qū)域內(nèi)的工作波減弱小于5%。在替代性實(shí)施方式中，機(jī)械阻障可設(shè)計(jì)為，使得相對于無這些附加機(jī)械阻障的慣常電機(jī)而言，在電機(jī)的額定扭矩下，在定子的至少一個(gè)部分處的基波減弱至少90%，該區(qū)域內(nèi)的工作波減弱小于10%。冷卻管道可結(jié)合進(jìn)例如轉(zhuǎn)子側(cè)的槽口的附加加深處。這就容許以額外的優(yōu)點(diǎn)冷卻工作時(shí)的電機(jī)。替代地或附加地，也可以在軛部截面不作任何幾何結(jié)構(gòu)減小的情況下獲得機(jī)械阻障。為達(dá)到此目的，用于磁通回路(flux course)的軛部截面可例如沿周向有效地減小。在這樣做時(shí)，可例如插入磁通傳導(dǎo)(flux-conducting)部件，上述磁通傳導(dǎo)部件沿周向具有不良傳導(dǎo)率，而沿軸向和/或徑向具有良好傳導(dǎo)率。機(jī)械阻障可例如包括疊片鐵心，上述疊片鐵心顯示優(yōu)選方向，該優(yōu)選方向與定子的慣常設(shè)置的疊片鐵心的優(yōu)選方向不同。替代地或附加地，位于定子的至少一個(gè)部分處的機(jī)械阻障可包括與位于所述至少一個(gè)部分外部的定子的材料不同的材料。這種材料可例如包括燒結(jié)鐵或軟磁復(fù)合材料 (SMC)。無需贅言，在電機(jī)中，上述的機(jī)械阻障實(shí)施方式中的兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)可彼此結(jié)
I=I O基于建議原理的繞組的可行基本形式包括集中繞組，其中，定子的兩個(gè)各自形成于兩個(gè)相鄰槽口之間的相鄰齒設(shè)置有集中線圈。這些線圈每個(gè)均屬于共用股線，并產(chǎn)生沿不同方向的磁通。整個(gè)定子可包括一個(gè)股線基本形式或若干個(gè)并排的這種股線基本形式。定子可包括一個(gè)股線序列或多個(gè)并排的這種股線序列；優(yōu)選地，所有股線具有相同構(gòu)造。整個(gè)定子的定子疊片鐵心可由一個(gè)件或多個(gè)部分制成。槽口的數(shù)量與轉(zhuǎn)子中的極的數(shù)量之比可例如為12 10。替代地，上述比可例如為 12 14。替代地，在各種情況下槽口的數(shù)量的整數(shù)倍數(shù)與極的數(shù)量的整數(shù)倍數(shù)可設(shè)置有上述比。定子優(yōu)選地包括三相繞組。因此，以此方式構(gòu)造的電機(jī)可連接到三相電氣系統(tǒng)。作為替代例，2、4、5或更多相或股線也是可以的。替代地或附加地，電機(jī)可包括下列類型之一線性電機(jī)、軸向同量型電機(jī)、徑向通量型電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)。電機(jī)可構(gòu)造為具有內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電機(jī)、或具有外部轉(zhuǎn)子的電機(jī)。建議電機(jī)的轉(zhuǎn)子可例如為下列類型之一在異步電機(jī)情況下的籠型轉(zhuǎn)子或多層轉(zhuǎn)子，或者在同步電機(jī)情況下的永磁體型轉(zhuǎn)子，具有埋入式磁體的轉(zhuǎn)子或供電型轉(zhuǎn)子，例如整極型轉(zhuǎn)子、凸極型轉(zhuǎn)子、異極轉(zhuǎn)子、同極轉(zhuǎn)子。
永磁體電機(jī)可設(shè)計(jì)具有表面磁體或嵌入式或埋入式磁體。電機(jī)可設(shè)計(jì)為具有籠型轉(zhuǎn)子、實(shí)心轉(zhuǎn)子或多層轉(zhuǎn)子的同步電機(jī)或異步電機(jī)。在基于建議原理的一個(gè)實(shí)施方式中，定子的槽口中的一些具有比定子中的其它槽口深的深度。這就容許該區(qū)域內(nèi)的軛部截面大體上減小例如至少10%。優(yōu)選地，定子中沿著轉(zhuǎn)子的主要方向的每隔一個(gè)的槽口設(shè)計(jì)為具有較深深度。在定子中具有十二個(gè)槽口的電機(jī)的情況下，例如這些槽口中的六個(gè)，即每隔一個(gè)， 可形成得較深。對于包括十二個(gè)槽口的整數(shù)倍數(shù)的電機(jī)而言，這些槽口中的六個(gè)的整數(shù)倍數(shù)，優(yōu)選地沿圓周規(guī)則地分布，可形成為加深的。在這樣做時(shí)，可獲得以下優(yōu)點(diǎn)所述繞組形式產(chǎn)生場激勵(lì)器曲線，其中基波不具有最大幅度。然而，這就意味著電機(jī)的工作波是較高階的諧波分量，基波產(chǎn)生損耗。在如上所述軛部截面在若干點(diǎn)處顯著減小的情況下，基波可僅以減弱的方式傳播，結(jié)果由基波引起的損耗也減小。在此工作波的傳播將不受影響、或僅受到少量影響。電機(jī)的與槽口相關(guān)的橫向場(transverse field)在槽口的繞組的導(dǎo)體中產(chǎn)生附加損耗。這些損耗尤其是在槽口開口附近在高頻情況下產(chǎn)生。在槽口中的一些較深的情況下，這可以各種方式加以利用在較深槽口處，實(shí)際繞組可放置在槽口底部處。在此，槽口的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的端部稱作槽口底部。槽口底部可具有較大尺寸。對于損耗傳播較為關(guān)鍵的槽口開口的附近區(qū)域可保持未被占用。另外，槽口內(nèi)無繞組的所述部分可用于冷卻電機(jī)。例如，可提供氣體基或液體基的冷卻系統(tǒng)。在使用液體基冷卻系統(tǒng)的情況下，液體輸送冷卻管道優(yōu)選地由具有不良傳導(dǎo)率或非傳導(dǎo)性的材料組成。如果位于較深槽口內(nèi)的槽口底部無任何繞組，則在槽口底部處可進(jìn)行冷卻。所采用措施中的一個(gè)或多個(gè)可彼此結(jié)合。在另一構(gòu)造中，定子的每隔一個(gè)的齒設(shè)計(jì)成，使得沿電機(jī)的運(yùn)動部分的運(yùn)動方向的磁通回路受阻礙，即在徑向通量型電機(jī)情況下沿周向。這可例如通過使疊片鐵心的層疊方向不同或通過使用燒結(jié)鐵材料而實(shí)現(xiàn)。對于部分地具有較深深度的槽口而言，也可采用這種設(shè)計(jì)齒的措施。在另一實(shí)施方式中，定子的至少一個(gè)部分處的機(jī)械阻障可以如下方式設(shè)計(jì)成，使得沿運(yùn)動方向的用于基波的有效磁阻也增大。在這樣做時(shí)，用于工作波的有效磁阻事實(shí)上未受影響。以下將在附圖基礎(chǔ)上更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。就此而言，具有相同效果的相同部分設(shè)有相同參考標(biāo)號。

圖1示出具有繞定子的相鄰齒的同心線圈的示例性實(shí)施方式，圖2示出根據(jù)具有加深槽的建議原理的第一示例性實(shí)施方式，圖3示出包括冷卻管道的圖2的另一改進(jìn)，圖4示出包括位于示例底部上的冷卻管道的圖2的另又一改進(jìn)，圖5示出圖3和4的冷卻管道的組合形式的示例性實(shí)施方式，圖6示出具有疊片鐵心的示例性實(shí)施方式，
圖7示出具有燒結(jié)鐵的示例性實(shí)施方式，圖8示出在定子中包括孔的示例性實(shí)施方式，圖9示出在定子中包括附加槽口的示例性實(shí)施方式，圖10示出圖6的另一改進(jìn)，圖11示出具有十二個(gè)槽口和十個(gè)極的示例性實(shí)施方式，圖12示出圖11的磁通勢與角位置(弧度)之間關(guān)系的圖表，圖13通過分解成傅立葉分量示出磁通勢的圖表，圖14示出根據(jù)建議原理的具有加深槽口的電機(jī)的示例性實(shí)施方式，圖15示出圖14的設(shè)計(jì)的磁通勢與角位置(弧度)之間關(guān)系的圖表，圖16通過將圖14的設(shè)計(jì)分解成傅立葉分量示出磁通勢的圖表，以及圖17示出圖13和16的磁通勢的相應(yīng)分解的圖表比較。圖1示出電機(jī)的定子的部分的示例性實(shí)施方式。該電機(jī)實(shí)施為線性電動機(jī)。轉(zhuǎn)子未示出?？煽吹?，相鄰齒各自設(shè)置有一個(gè)集中線圈。這些線圈是共用股線(Strand)A的部分。因?yàn)閮蓚€(gè)線圈具有不同繞線方向，所以它們產(chǎn)生不同方向的磁通。這就是為什么這些線圈標(biāo)示為+A、-A。在這種示例中，整個(gè)定子由三個(gè)股線A、B、C組成，而在此并未繪出另外兩個(gè)股線B和C。這就致使產(chǎn)生了集中繞組。整個(gè)定子可具有一個(gè)這樣的股線基本形式或多個(gè)并排的這種股線基本形式。這就致使產(chǎn)生例如+A、-A、或+A、-A、+A、-A的繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。整個(gè)定子可例如包括一個(gè)股線序列(strand sequence)或多個(gè)并排的股線序列，即+A、-A、-B、+B、+C、-C、-A、+A、+B、-B、-C、 +C。優(yōu)選所有股線具有相同構(gòu)造。在這種配置中，每個(gè)股線被分配給可連接該電機(jī)的三相電氣系統(tǒng)的一個(gè)電相。在根據(jù)圖1的示例中，所有槽口 1均具有相同槽口深度。圖2示出根據(jù)建議原理的定子的部分的示例性實(shí)施方式。以圖1為基礎(chǔ)，在圖2 中每隔一個(gè)的槽口 2形成得較深。在這樣做時(shí)，槽口 2形成深度V2，深度V2比槽口 1的深度Vl顯著深。在定子的該相應(yīng)區(qū)域內(nèi)，較深槽口 2致使在槽口區(qū)域處余留的定子材料所形成的軛部截面減少了 50%。在這種示例中，每隔一個(gè)的槽口 2實(shí)施為較深。在這種示例中， 根據(jù)圖2的定子設(shè)計(jì)為定子疊片鐵心，并可由一個(gè)件或多個(gè)部分制成。加深槽口 2各自設(shè)置在定子的如下多個(gè)部分之間，上述多個(gè)部分包括設(shè)置有同一股線的繞組的相鄰齒。與加深槽口 2相比，位于定子的包括設(shè)置有不同股線的繞組的相鄰齒的多個(gè)部分之間的任何槽口 1，具有慣常深度VI。在若干位置即在加深槽口 2的區(qū)域內(nèi)軛部截面的減小，導(dǎo)致基波的傳播減弱。這就減少了由基波引起的損耗。然而，工作波的傳播，例如磁通勢的傅立葉分解的第五或第七諧波分量的傳播，事實(shí)上未受影響。另外，在根據(jù)圖2的示例中繞組放置在較深槽口 2的槽口底部內(nèi)。這就產(chǎn)生如下附加優(yōu)點(diǎn)，即在損耗形成方面更為關(guān)鍵的槽口開口的附近區(qū)域可保持未被占用。這種損耗尤其在高頻率時(shí)出現(xiàn)。圖3示出圖2的定子截面的另一改進(jìn)。根據(jù)圖3的設(shè)計(jì)與圖2的設(shè)計(jì)大部分對應(yīng)。 然而，在圖2上附加地，在較深槽口 2的槽口開口的區(qū)域內(nèi)引入冷卻管道3。該冷卻管道可用于氣體基或液體基冷卻系統(tǒng)。圖4示出圖2的另又一改進(jìn)。與圖2不同，在根據(jù)圖4的設(shè)計(jì)中較深槽口 2內(nèi)的繞組并未放置在槽口底部內(nèi)。而且，該繞組設(shè)置得與圖1中的相似。借助于這種措施，較深槽口的槽口底部保持無任何繞組。在較深槽口 2的槽口底部內(nèi)附加獲得的該空間可用于在槽口底部內(nèi)提供冷卻管道3。在示例性實(shí)施方式中，圖5示出較深槽口 2的槽口開口區(qū)域處的冷卻管道和槽口底部區(qū)域處的冷卻管道的組合形式。因此，圖5在較深槽口的槽口開口區(qū)域處和槽口底部區(qū)域處組合了根據(jù)圖3和4的冷卻管道的設(shè)計(jì)。較深槽口 2內(nèi)的繞組在槽口開口區(qū)域內(nèi)改變了位置，但未完全轉(zhuǎn)移到槽口底部內(nèi)，而是定位在兩個(gè)位置之間的中間部位處。圖6示出位于定子的至少一個(gè)部分處的用于基波的機(jī)械阻障的另一實(shí)施方式。替代在圖2至5內(nèi)圖示的加深槽口 2，圖6示出如下示例，其中每隔一個(gè)的齒4不用慣常定子材料形成，而是包括疊片鐵心。疊片鐵心延伸超過形成有慣常深度的槽口 1的槽口底部，并延伸進(jìn)軛部的區(qū)域內(nèi)。與其它定子區(qū)域——在很多情況下上述其它定子區(qū)域?qū)嵤槎ㄗ盈B片鐵心——相比，該層疊方向在齒4的區(qū)域內(nèi)具有另一方向。在當(dāng)前示例中，齒4區(qū)域內(nèi)的層疊方向位于與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動方向相垂直的面內(nèi)。以這種方式修改的位于齒4之間的齒5保持未變。圖7示出圖6的設(shè)計(jì)的替代例。在圖7中標(biāo)有參考標(biāo)號4’的這些修改齒4并未實(shí)施為具備不同優(yōu)選方向的定子疊片鐵心，但與其它定子的不同之處在于所選定的材料。 在齒4’的區(qū)域內(nèi)，使用燒結(jié)鐵材料。齒4’，即根據(jù)圖7的示例性實(shí)施方式中的每隔一個(gè)的齒，包括這種燒結(jié)鐵材料。其它齒5像圖6中的一樣保持未變。在未示出的實(shí)施方式中，用于根據(jù)圖6和7的齒的措施也可與基于圖2至5示例性地示出的加深槽口 2相組合。圖8示出根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)的替代性實(shí)施方式。替代如圖2至5中示例性示出的加深槽口 2，在圖8的設(shè)計(jì)中，用于在定子的部分處的磁通的基波的機(jī)械阻障由孔6實(shí)施。在此，孔在設(shè)置有圖2中的加深槽口的軛部區(qū)域內(nèi)延伸。當(dāng)設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，孔沿軸向延伸。一般而言，孔與槽口 1、2的槽口底部平行。在替代性設(shè)計(jì)中，替代具有圓形截面的孔，可提供橢圓形或角形截面。無需贅言， 在建議原理的上下文中其它截面也是可行的，例如三角形截面。圖9示出圖2的設(shè)計(jì)的另一替代例。替代通過圖2至5示例性示出的加深槽口 2， 圖9的設(shè)計(jì)在定子的背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)設(shè)置有附加槽口 9。槽口 9設(shè)置于包括圖2中的加深槽口 2的軛部區(qū)域內(nèi)。在圖9的設(shè)計(jì)中，附加槽口 9與該區(qū)域內(nèi)設(shè)置在轉(zhuǎn)子一側(cè)的槽口 1 對齊。圖10示出根據(jù)圖6的機(jī)械阻障的另一改進(jìn)。在圖10中，每隔一個(gè)的齒4”設(shè)計(jì)成包括定子疊片鐵心。然而，各個(gè)疊片長度不同。在軛部區(qū)域內(nèi)，不存在矩形截面，但俯視時(shí)定子示出箭頭形的錐形，該箭頭形的錐形指向定子的背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)。這就導(dǎo)致對這些齒 4”的軛部區(qū)域內(nèi)的基波產(chǎn)生附加阻障效果，這些齒4”的疊片鐵心與定子疊片鐵心相比具有另一優(yōu)選方向。因此，關(guān)于基波的定子磁通因此進(jìn)一步減小。圖11示出包括定子7和轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的示例性實(shí)施方式。定子包括十二個(gè)槽口 1。三相繞組的繞組+A、-A、+B、-B、+C、-C繞定子的各個(gè)齒纏繞成集中繞組。轉(zhuǎn)子8具有十個(gè)極，上述十個(gè)極實(shí)施為具有施加到轉(zhuǎn)子的永磁體。分別為五個(gè)的北極N和五個(gè)的南極S設(shè)置成彼此交替。圖12和13中的示例性圖表示出繪出的磁通勢與以弧度表示的角位置之間的關(guān)系 (圖12)以及與通過對應(yīng)分解所得的傅立葉分量之間的關(guān)系(圖13)?？煽吹?，在這種電機(jī)中，在此尤其基波較為顯著，基波即第一諧波階的傅立葉分量，代表相對于工作波即第五諧波分量而言的次諧波分量。圖14示出根據(jù)建議原理的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的示例性實(shí)施方式，其中基于圖13描述的基波顯著地減小。為達(dá)到此目的，根據(jù)圖14的設(shè)計(jì)具有實(shí)施為具有較深深度的每隔一個(gè)的槽口。較深槽口設(shè)有參考標(biāo)號2，而慣常的槽口以及因此如圖11所示的具有較淺深度的槽口設(shè)有參考標(biāo)號1。圖14的繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與圖11中的繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同。在圖14中可看到，在十二個(gè)槽口 1、2中總數(shù)有六個(gè)的槽口 2形成得較深。該軛部截面減小到小于慣常槽口 1的軛部截面的50%的值。在總共具有十二個(gè)槽口和十個(gè)極的電機(jī)示例中，用于基波的機(jī)械阻障在定子的六個(gè)部分處形成，這六個(gè)部分沿著定子的圓周規(guī)則地分布。在此，機(jī)械阻障由位于加深槽口 2 與定子的背向轉(zhuǎn)子的相應(yīng)一側(cè)之間的減小了的軛部截面形成。這就導(dǎo)致基波的傳播有效地和顯著地減少了，而工作波即在該示例中為第五諧波分量事實(shí)上未變。在加深槽口的軛部區(qū)域內(nèi)沿運(yùn)動方向的用于基波的有效磁阻增大。用于工作波的有效磁阻事實(shí)上未受影響。在這種配置中，這些較深槽口在同一股線的多個(gè)繞組之間、而非在電繞組的不同股線之間，設(shè)置有不同繞線方向。實(shí)際上在電繞組的不同股線之間的槽口，相對于圖11而言槽口的深度并未改變。這種加深槽口的配置對于基波有影響，但事實(shí)上對于工作波無影響。在此應(yīng)注意，位于較深槽口 2區(qū)域內(nèi)的軛部在磁性狀況方面并不是有效中斷了， 而僅是減弱了。有效中斷也將減弱有用磁場的傳輸運(yùn)動。在圖14的設(shè)計(jì)中，例如，基波減弱了 90%;然而，工作波僅減弱了小于5%的值。這些附圖是電機(jī)在工作中以額定力矩工作情況下的應(yīng)用。圖15至17基于繪示的磁通勢與圖15的角位置之間的相應(yīng)圖表、與圖16的傅立葉分量之間的相應(yīng)圖表、以及通過將圖13和圖16的圖表對比，來圖示圖14的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。參考標(biāo)號列表
1槽口
2加深槽口
3冷卻管道
4疊片鐵心
4，燒結(jié)鐵
4，，疊片鐵心
5齒
6孔
7定子
8轉(zhuǎn)子
9附加槽口
A繞組
B繞組
C繞組
+正繞線方向
-負(fù)繞線方向
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)，包括定子(7)，定子(7)包括用于容納電繞組(+A，-A)的槽口(1、2)，以及轉(zhuǎn)子(8)，轉(zhuǎn)子(8)能相對于所述定子(7)運(yùn)動，其中，當(dāng)工作時(shí)，磁通勢的工作波與磁通的基波不同，以及其中，在所述定子的至少一個(gè)部分處設(shè)置有用于所述磁通的基波的機(jī)械阻障。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中，所述定子(7)的至少一個(gè)部分位于所述定子(7)的設(shè)置有所述電機(jī)的定子繞組的共用股線(A、B、C)的線圈的兩個(gè)區(qū)域之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)，其中，所述機(jī)械阻障設(shè)計(jì)為使得在所述定子(7)的至少一個(gè)部分處的基波減弱50%或更多。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)，其中，所述機(jī)械阻障設(shè)計(jì)為使得在額定扭矩時(shí)，在所述定子的至少一個(gè)部分處的基波減弱至少90%，在所述區(qū)域內(nèi)的工作波減弱小于10%。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述機(jī)械阻障包括位于所述定子中的槽口⑵。
6.如權(quán)利要求5所述的電機(jī)，其中，所述槽口( 設(shè)置在所述定子(7)的面向所述轉(zhuǎn)子 (8)的一側(cè)上。
7.如權(quán)利要求5所述的電機(jī)，其中，所述槽口(9)設(shè)置在所述定子(7)的背向所述轉(zhuǎn)子 (8)的一側(cè)上。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，在所述槽口(2)中結(jié)合有冷卻管道⑶。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述機(jī)械阻障包括位于所述定子中的孔(6)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述機(jī)械阻障包括顯示優(yōu)選方向的疊片鐵心G)，所述優(yōu)選方向與所述定子的疊片鐵心的優(yōu)選方向不同。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，位于所述定子的至少一個(gè)部分處的機(jī)械阻障(4’ )包括與位于所述至少一個(gè)部分外部的所述定子的材料不同的材料。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述機(jī)械阻障G’)包括燒結(jié)鐵或軟磁復(fù)合材料SMC。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述槽口(1、幻的數(shù)量與所述轉(zhuǎn)子中的極(S、N)的數(shù)量之比是12/10或12/14，或在各種情況下由所述槽口(1、2)的數(shù)量的整數(shù)倍數(shù)與所述極(S、N)的數(shù)量的整數(shù)倍數(shù)限定。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述電機(jī)包括下列類型之一線性電機(jī)、軸向同量型電機(jī)、徑向通量型電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，構(gòu)造為具有內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電機(jī)、或具有外部轉(zhuǎn)子的電機(jī)。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子是下列類型之一在異步電機(jī)情況下的籠型轉(zhuǎn)子或多層轉(zhuǎn)子，或者在同步電機(jī)情況下的永磁體型轉(zhuǎn)子，具有埋入式磁體的轉(zhuǎn)子或供電型轉(zhuǎn)子，特別是整極型轉(zhuǎn)子、凸極型轉(zhuǎn)子、異極轉(zhuǎn)子、同極轉(zhuǎn)子。
17.一種電機(jī)，包括定子(7)，定子(7)包括用于容納電繞組的槽口，以及轉(zhuǎn)子(8)，轉(zhuǎn)子(8)能相對于所述定子(7)運(yùn)動， 其中，當(dāng)工作時(shí)，磁通勢的工作波與基波不同，以及其中，在所述定子的至少一個(gè)部分處以如下方式設(shè)置有機(jī)械阻障，使得用于所述基波的有效磁阻沿運(yùn)動方向增大，而用于所述工作波的有效磁阻事實(shí)上未受影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機(jī)，其包括定子(7)和相對于定子能運(yùn)動的轉(zhuǎn)子(8)。定子具有用于容納電繞組(+A、-A)的槽口(1、2)。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，磁通勢的傳輸波與磁通的基波不同。在定子的至少一個(gè)部分處設(shè)置用于磁通的基波的機(jī)械阻障。
文檔編號H02K41/00GK102204062SQ200980143924
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
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