CN102217176A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，其包括转子和定子，其中在转子和/或定子的圆周表面中布置至少两个凹口，所述至少两个凹口干扰转子和/或定子中的磁通量，其中，凹口沿着转子和/或定子的圆周不均匀地分布。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，其包括转子和定子，其中在转子和/或定子的圆周表面中布置至少两个凹口。

背景技术

无刷直流电机或永久励磁的同步电机中，因为电枢齿被磁体吸引，在不通电的情况下产生干扰的制动力矩。由于制动力矩，电机不能在每个任意的静止位置停止。

从EP1542335A1中已知，为了减小干扰的制动力矩，在转子中掏制均匀分布的凹口来干扰转子中的磁通量。由此能够减小干扰的制动力矩。然而在通电的情况下也会发生平均转动力矩的不希望的减小。此外，这样布置的凹口仅仅能够在有限的大小范围内减小制动力矩。

发明内容

因此，本发明的任务是，在不显著损害有用力矩的前提下实现制动力矩的改进了的减小。

这个任务根据权利要求1的电机来完成。

按照本发明已知，当将按背景技术建议的凹口不均匀地分布在圆周表面上时，可以相比根据EP1542335A1建议的技术方案更明显地降低由于电枢齿被磁体吸引而产生的干扰的制动力矩，并且这样做同时可以更小地损害有用力矩。在本发明中，“至少两个凹口的不均匀的布置”可以理解为，两个相邻的凹口和转轴之间夹成的角度与两个另外的相邻的凹口和转轴之间夹成的角度是不相同的。

在本发明中，“凹口”可以理解为在转子和/或定子的横截面中的平面区域，该平面区域或者是无材料的或者相对于环绕的转子或者说定子包含其它材料。为了减小制动力矩能够在横截面上优化凹口的形状。例如能够使分界线的高度、宽度或者走向相适应。横截面能沿着凹口的纵向延伸改变。凹口能够根据槽的类型在转子的表面上敞开，或凹口被转子材料的材料层覆盖，从而产生了相对于圆周表面封闭的空心腔。

在本发明的优化的改进方案中，以不同的形状构造至少两个凹口。其优点是，能够均衡制动力矩的不同等级并且同时在此对有效力矩仅造成更小的损害。在本发明中，“形状”可理解为机体或凹口比如槽的轮廓和横截面。在本发明中，“不同”可以理解为，如果凹口模式与另一凹口模式相比，或者被扭转，或者凹口的数量不同，或者凹口的分布具有不同的模式。

在本发明的另一实施方式中凹口以同样的形状构造。通过这种方式凹口能够相比具有不同形状的凹口更容易地利用填充物进行封闭。在本发明中，“填充物”可以理解为设置在凹口中来改变凹口的横截面和/或凹口的轮廓的材料。

在本发明的另一实施方式中，转子和/或定子中的凹口在材料上构造成空心腔，也就是说，凹口相对于转子的圆周表面通过材料层覆盖。空心腔布置得离转子和/或定子的圆周表面越近，对磁通量的干扰就越有效。当凹口和转子表面之间的距离小于或等于凹口的高度或宽度的三倍时，就认为有对磁通量的干扰。其优点是，外轮廓是平坦的并能够减小兴涡损失（Planschverlust）。

在本发明的另一实施方式中，转子和/或定子中的至少一个凹口至少部分地利用至少一种填充材料进行填充，填充材料包含抗磁的或顺磁的材料。例如是环氧树脂的合成材料或者包括例如铝或镁的金属或合金作为填充物来说特别合适。通过这种方式，能够减小电机的被称为“汽笛效应”（Sireneneffekte）的声音辐射。

在本发明的另一实施方式中，转子和/或定子中的凹口与转子的转轴基本上平行地布置。通过这种方式凹口能够以简单的方式，例如通过冲压在产品中掏制出来。当转轴和凹口夹成一个小于5度的角度，特别是小于2度的角度时，基本上与轴平行的布置方式就会被特别采用。

在本发明的另一实施方式中，转子和/或定子的圆周表面具有至少一个第一部分，在所述至少一个第一部分中凹口按不均匀的第一分布方式布置，并且所述圆周表面具有至少一个第二部分，在所述至少一个第二部分中凹口按与第一分布方式不同的不均匀的第二分布方式布置。这样的优点是，为了覆盖不同的制动力矩等级，凹口在两部分中的布置能够匹配确定的、优选不同的制动力矩等级。通过这种方式能够简单地减少制动力矩等级，只要凹口在转子和/或定子上集中在一个部分中，所述制动力矩等级具有制造技术上非常复杂的凹口模式。

附图说明

下面不受一般发明思路的限制，通过图示对本发明进行详细的解释。其中：

图1是按本发明的第一实施方式的电机的剖面图，

图2是按本发明的第一实施方式的电机转子的视图，

图3是按本发明的第二实施方式的电机转子的剖面图，

图4是按本发明的第三实施方式的电机转子的视图。

具体实施方式

图1示出了按本发明的电机的横截面的截取部分。该电机包括定子4和转子3，所述转子的转轴没有示出。定子4围绕着转子3并包括例如感应线圈5，所述感应线圈和其它的没有示出的感应线圈一起产生磁场。转子3包括永磁体2，所述永磁体产生磁性的多极磁场。

磁体2具有例如方形的横截面并被如此装入转子内部，使得所述磁体在同心的转子3的表面上是不可见的。优先将所述磁体布置在圆周表面的附近。使用包含比如铁、镍或钴并能够设有添加物的合金来制造（永）磁体2。原料比如被烧结并在随后通过外部的磁场进行磁化。

通过转子和定子的磁场的耦合，电机的力矩形成以电磁方式进行。对此引导载荷电流的绕组的电流负荷以及定子4和转子3之间气隙中的磁通密度是决定性的。通过在转子3和/或定子4中掏制凹口局部加大气隙来局部减小磁通量。这导致了电枢齿和磁体之间牵引特性（Anzugsverhalten）的改变，从而造成了制动力矩的改变。本发明充分利用了这种效应，以影响干扰的制动力矩。

凹口300-352沿着转子3和/或定子4的圆周不均匀地布置并且为了减弱制动力矩的不同的等级，凹口彼此之间在形状上是不同的。

不仅凹口的位置而且凹口的形状都在重复的、多次运行的计算和测试过程中形成并且根据电机的结构形式、所要求的制动力矩减小以及有效力矩可容许的减小而有所区别。在此，凹口能够通过比如铣削、冲压或者模压在转子中掏制出来，凹口根据转子的结构而有所不同。

定子4的特征在于，定子是电机的固定的元件，并且在此常常直接与电机的壳体相连。定子4的结构的特征在于装有至少两个感应线圈5，所述感应线圈之一在图1中示出。所述感应线圈之一和磁体一样尽可能地靠近定子4内侧的与转子3的转轴同心的表面布置。定子4例如用填充材料进行填充，比如用于引导磁场的铁片进行填充。通过借助三相电流例如触发感应线圈5或借助电子换向器的调节触发能够建立回转的磁场。

在示出的例子中，定子4在与转子3对置的平面上具有凹口350－352，所述凹口沿着圆周不均匀地分布并且彼此之间在形状上是不同的。因为制动力矩通过电枢齿的受到磁体的引力形成，凹口300－352不仅安置在转子上，而且沿着圆周安置在定子4的对置的平面上。在另一种实施方式中，转子3和定子4两者之一具有沿着圆周不均匀分布的凹口300－352。这种结构类型同样减小了干扰的制动力矩。

图2中示出了按本发明的电机的转子3的三维视图。基本形状为柱形的转子3在此具有位于对称轴上的转子轴1以及多个沿着圆周表面的凹口300－304。凹口300－304沿着圆周不均匀地分布并且具有不同的横截面。所述凹口基本上平行于转子的转轴地布置。磁体集成在转子壳体中并且从外部是不能看到的。

将电工钢片在转子轴1上串起来用于制造上面所述的转子3。在此钢片的形状构成转子的横截面。钢片具有空心腔，其容纳至少两个磁体2。磁体例如通过夹紧（Klipsen）、胶粘或挤压固定在钢片上。电工钢片通过例如开槽或压紧固定在转子轴上。示出的转子3的旋转对称的基本形状被凹口300－304破坏。凹口300－304能够通过比如冲压、铣削或模压在电工钢片中掏制而成，并相对转子的表面是敞开的或设有填充材料。例如是环氧树脂的合成材料作为填充材料特别适合。在另一种实施方式中可以使用金属或者合金，所述合金包含比如铝或镁。

图3示出了按电机的另一实施方式的转子3的横截面的截取部分。柱状的转子3包括装配在转子圆周表面附近的方形的磁体2和凹口340－342，所述凹口构造为空心腔并在磁体2和转子表面之间进行掏制。在所述情况中，空心腔不设有固态的填充材料。空心腔的结构方案可以看作凹口，所述凹口相对于圆周表面用材料覆盖。与敞开的凹口相似，这些空心腔在材料上影响磁通量，而不具有与敞开的槽相关联的缺点，比如兴涡损失或汽笛效应。

如图2所述的利用填充材料进行填充在另一实施方式中同样是可行的。所述填充材料能够比如与磁体2的杆状类似地以杆状在转子轴1上串起电工钢片时进行设置。由于凹口的不均匀分布产生的不平衡能够通过对具有不同密度的填充材料的不同选择进行平衡。

图4示出了按本发明的电机的柱状的转子3的示意性的三维图示，所述转子具有转子轴1以及在转子3中形成的方形的磁体2，所述磁体中的一个示例性示出。磁体与转子3的转轴基本上平行地布置。转子3的圆周表面具有部分I和部分II。磁体在其结构上在这两部分上延伸。部分I中的凹口310－313和部分II中的凹口320－327沿着圆周不均匀地布置并且在其分布上各不相同。凹口310－327的形状各不相同。凹口310-327和转子3的转轴基本上平行地布置。

为了减少不同的制动力矩等级，可以使用不同的部分。由此对于具有凹口模式的每一部分所确定的制动力矩等级被减少，所述制动力矩等级优选和另一部分上的制动力矩等级不同。通过这种方式能够简单地减少多个制动力矩等级，当将凹口集中在一部分中时，就能得到难以制造的凹口模式。在重复的、多次的计算和测试过程中，对每部分而言凹口的设计要单独进行。

对于专业人员来说不言而喻的是，本发明不限于示出的实施例。更确切的说，在本发明的转化时能够进行修改和改变，而不用对本发明本身进行显著的改变。因此，以上的描述不应被看作限制而应看作为解释。

Claims (10)

1. 电机，其包括转子（3）和定子（4），其中在转子（3）和/或定子（4）的圆周表面中布置至少两个凹口（300，301），所述至少两个凹口干扰转子（3）和/或定子（4）中的磁通量，

其特征在于，所述凹口（300，301）沿着转子（3）和/或定子（4）的圆周不均匀地分布。

2. 按权利要求1所述的电机，

其特征在于，至少两个所述凹口（300，301）具有不同的形状。

3. 按权利要求1所述的电机，

其特征在于，所述凹口（300，301）是相同的。

4. 按权利要求1到3中任一项所述的电机，

其特征在于，至少一个凹口（300，301）构造为槽。

5. 按权利要求1到4中任一项所述的电机，

其特征在于，至少一个凹口（300，301）构造为在转子（3）和/或定子（4）中的空心腔。

6. 按权利要求1到5中任一项所述的电机，

其特征在于，所述凹口（300，301）在转子（3）和/或定子（4）中包含填充材料。

7. 按权利要求6所述的电机，

其特征在于，所述填充材料包含抗磁的或顺磁的材料。

8. 按权利要求1到7中任一项所述的电机，

其特征在于，所述凹口（300，301）基本上平行于转子（3）的转轴布置。

9. 按权利要求1到8中任一项所述的电机，

其特征在于，所述转子（3）和/或定子（4）的圆周表面具有至少一个第一部分，在所述第一部分中凹口（300，301）具有不均匀的第一分布方式，并且所述圆周表面具有至少一个第二部分，在所述第二部分中凹口（300，301）具有与第一分布方式不同的不均匀的第二分布方式。

10. 借助多组件喷注方法，按权利要求1到9中任一项所述的电机的转子和/或定子的制造方法。

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