CN107546889A - 包括转子和定子的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括转子（20）和定子（30）的电机，其中所述转子（20）或者所述定子（30）在其圆周上具有磁体（50、51、52）的多个沿着轴向的方向并排布置的行（40、41），所述磁体分别沿着圆周方向先后布置，其中每个单个的行（40、41）的磁体（50、51、52）沿着圆周方向彼此隔开，并且相邻的行（40、41）的磁体（50、51、52）分别以偏移沿着圆周方向相对于彼此来布置，其中所述磁体（50、51、52）相对于参考线（60）的偏移在所有行（40、41）的范围内被看作是无规律的，所述参考线沿着轴向的方向穿过最外面的行（40）之一的磁体（50）之一的中心来伸展。

Description

包括转子和定子的电机

技术领域

本发明涉及一种包括转子和定子的电机。

背景技术

为了将所谓的齿槽转矩（Cogging Torque）以及特别是空气声音发射和固体声音发射降低到最低限度，对于电机来说尤其在所述转子中或者在所述定子中设置了磁体的布置的斜度。特别是对于永磁体励磁的具有单齿绕组的同步机来说，由于结构状况所述转子中的斜度通过各个转子分段或者磁体的角度偏移来实现。通常这要么通过如其在图4中所示出的那样的所谓的线性的斜度来实现，要么通过如在图6中所示出的那样的V-斜度来实现。对于线性的斜度来说，布置在定子30'中的转子20'的沿着轴向的方向相邻的磁体50'、51'相对于参考线60'具有从上往下逐步地变大的偏移。沿着轴向的方向相邻的行40'、41'的偏移对于线性的斜度来说逐步地连续地增大。沿着轴向的方向相邻的行44'、45'的偏移对于V-斜度来说逐步地增大并且随后又逐步地减小。

在图5a)-f)中分别示出了沿着这条参考线60'的剖面。图5a)-f)示出了在相应的磁体50'、51'中所出现的力70'在时间上的变化曲线。对于所述V-斜度来说，所述磁体52'的偏移从上往下首先逐步地增大并且随后又逐步地（对称地）减小。所述参考线61'在图6中沿着所述转子21'的轴向的方向在所述转子21'的圆周面上穿过最上面的磁体52'的中心来伸展。所述转子21'布置在定子31'中。图7a)-f)分别示出了沿着这条参考线61'的剖面。图7a)-f)示出了在所述转子的表面处所出现的力71'在时间上的变化曲线。

通过所述磁体的倾斜的布置或者斜度或者分级，来将起作用的磁阻力矩（Reluktanzmoment）在更宽的角度区域的范围内（沿着转子的圆周方向）分布。在无斜度的情况下，所述有效的磁阻力矩则集中到相应一个磁极或者磁体的区域上。除了通过关于所述转子表面的切向的力分量所引起的磁阻力矩之外，通常机器中的径向的力也起作用。所述径向的力通常是引起声音发射的主要原因，因为所述径向的力通过齿被引入到所述壳体中并且激励所述壳体进行振动（称之为所述壳体“在呼吸”）。

在图5和图7中，针对线性的斜度和V-斜度，在子图a)-f)中示出了在经过极或者磁体时沿着所述电机的轴向的方向的齿的力激励在空间上和在时间上的变化曲线。紧接着的极或者磁体的影响有意地忽略。箭头的长度表示了所述力的数值。在此引人注目的是，不仅对于线性的斜度来说而且对于V-斜度来说所述力激励的高对称性。

在线性的斜度的情况下（图5），通常所述齿以一个准连续的波从左往右得到激励。在V-斜度的情况下是两个波，所述两个波通常从左并且从右朝中心方向运动并且在那里相遇（图7）。尤其在所述激励频率相当于所述电机的固有频率时，所述激励的这种形式通常助长了所述壳体的振动并且随之助长了声音辐射。

发明内容

本发明的实施方式能够以有利的方式将所述电机的振动和声音辐射降低到最低限度。

按照本发明的第一方面，提出一种包括转子和定子的电机，其中所述转子或者所述定子在其圆周上具有磁体的多个沿着轴向的方向并排布置的行，所述磁体分别沿着圆周方向先后布置，其中每个单个的行的磁体沿着圆周方向彼此隔开，并且相邻的行的磁体分别以偏移沿着圆周方向相对于彼此来布置，其特征在于，所述磁体相对于参考线的偏移在所有行的范围内被看作是无规律的，所述参考线沿着轴向的方向穿过最外面的行之一的磁体之一的中心来伸展。

其中一个优点是，所出现的力通常在时间上无规律地在所述磁体的范围内分布。由此通常在（沿着轴向的方向）直接相邻的磁体中没有出现大的局部的力。典型地，在沿着轴向的方向并排布置的磁体的不同的位置处、也就是在非直接相邻的行的磁体处导入所述力激励，并且通常没有进行“在空间上和在时间上波形的”激励，而是仅进行所述沿着轴向的方向相邻的磁体的在时间上协调的激励。这通常降低了所出现的振动并且由此降低了声音辐射，因为没有激励所述电机的固有频率。通常，也没有激励接近于所述电机的固有频率的频率，或者空间上的力作用点结合激励的时间上的出现与所述振动的所属的固有形式不一致。由此，对于所述电机来说，必须采用少的费用以用于减震措施。这通常节省了时间并且降低了成本。此外，通常能够在没有显著的改动的情况下无需成本地在用于按照现有技术的电机的生产设备上来制造所述电机。

所述电机能够用在或者布置在车辆或者机动车中。

所述磁体相对于所述参考线的相应的最佳的偏移能够借助于计算机来确定。在计算时，考虑所述电机的悬挂或者固定、所述转子的和所述定子的尺寸以及多个另外的一同确定所述电机的固定频率的变量。对于精确结构相同的机器来说，所述磁体的布置通常能够保持相同，也就是说具有所述磁体的布置的转子同样能够结构相同。

所述磁体相对于所述参考线的相应的偏移的数值能够对应于随机函数。对此有利的是，典型地还进一步降低相同形式的振动的出现并且由此进一步降低所述声音辐射。

所述磁体的偏移能够相对于所述参考线从行到行而构造成不一样大。对此有利的是，通常还进一步降低所述声音辐射。

每个单个的行的磁体沿着圆周方向来看能够有规律地或者无规律地布置。无规律的布置的优点是，通常所出现的力还更好地得到分布。这通常还进一步降低所述声音辐射。

每个单个的行的磁体沿着圆周方向来看能够具有相同的间距。由此，通常所述各个行或者所述沿着轴向的方向并排布置的磁体能够先后通过相同的模具（比如冲压工具）来制造。这典型地降低制造成本。

所述磁体沿着圆周方向来看能够分别具有相同的长度。由此所述电机的制造通常进一步得到简化。这通常降低所述制造成本。

每个行的磁体沿着轴向的方向来看能够分别具有相同的宽度。其中一个优点是，所述电机的制造通常进一步得到简化。由此典型地降低所述制造成本。

所述磁体能够包括永磁体，尤其所述磁体能够是永磁体。其中一个优点是，所述电机通常能够成本低廉地制造。此外，所述电机通常能够在技术上简单地运行。

所述电机能够是磁阻机，并且所述磁体能够是所述转子的由高渗透性的软磁性的材料构成的极。由此对于磁阻机来说，通常也能够将所出现的力关于时间来看在彼此远离的或者非直接相邻的磁体或者磁极或者极的范围内分布。由此典型地降低所出现的振动和声音辐射。

关于本发明的实施方式的构思尤其能够被视为建立在下面所描述的想法和认识的基础上。

附图说明

下面参照附图对本发明的实施方式进行描述，其中不仅附图而且说明书都不应该以限制本发明的方式来解读。其中：

图1示出了按本发明的电机的转子的一种实施方式的透视图；

图2示出了图1的沿着轴向的方向相邻的磁体沿着线条60的轴向的剖面；

图3示出了图1的沿着轴向的方向相邻的磁体沿着线条62的轴向的剖面；

图4示出了按照现有技术的电机的转子的透视图，所述转子具有线性的斜度；

图5示出了图4的沿着轴向的方向相邻的磁体沿着线条60'的轴向的剖面；

图6示出了按照现有技术的电机的转子的透视图，所述转子具有V-斜度；并且

图7示出了图6的沿着轴向的方向相邻的磁体沿着线条61'的轴向的剖面。

附图仅仅是示意性的并且不按比例。相同的附图标记在附图中表示相同的或者起相同作用的特征。

具体实施方式

图1示出了按本发明的电机的转子20的一种实施方式的透视图。图2示出了图1 的沿着轴向的方向相邻的磁体50、51、52沿着线条60的轴向的剖面。图3示出了图1的沿着轴向的方向相邻的磁体50、51、52沿着线条62的轴向的剖面。在此，不是所有沿着轴向的方向相邻的、被所述参考线60剖切的磁体50、51、52都被剖切。

所述转子20被所述电机的定子30所包围。所述转子20具有转动轴线80，该转动轴线在图1中从上往下伸展。在所述转子20的圆周面上布置了磁体50、51、52的行40、41。所述行40、41沿着轴向的方向（在图1中从上往下伸展）并排地布置。所述行40、41沿着圆周方向分别包括多个磁体50、51、52。一行40、41的磁体50、51、52沿着圆周方向相对于所述相应的行40、41的相应最近的磁体50、51、52隔开。在图1所示出的实施方式中，存在磁体50、51、52的十一行40、41。能够设想其它数目的行40、41。每个行40、41在图1所示出的实施方式中都包括相同数目的磁体50、51、52、也就是14个磁体。但是也能够设想，所述行40、41中的磁体50、51、52的数目不一样大。

所述磁体50、51、52沿着轴向的方向分别具有相同的尺寸。沿着圆周方向，所述磁体50、51、52分别具有相同的长度或者尺寸。但是也能够设想，所述磁体50、51、52的沿着轴向的方向的尺寸和/或沿着圆周方向的长度是不同的。

一行40、41的磁体50、51、52相对于同一行40、41的相应两个直接相邻的磁体的沿着圆周方向的间距在图1中分别为一样大。也能够考虑，磁体50、51、52相对于相应直接相邻的磁体的间距是不同的。也就是说，处于一行40、41之内的磁体相对于彼此的间距在不同的行40、41中能够不一样大。也能够考虑，在一行40、41之内所述磁体相对于彼此沿着圆周方向的间距是不一样大。

参考线60穿过最外面的行40的磁体50（在图1中图片当中最上面的磁体50）的中心来伸展。所述参考线60沿着轴向的方向（也就是平行于所述转子20的转动转轴线80）来伸展。但是也能够设想，将图1中最上面的行40的另一个磁体的中心或者图1中最下面的行的一个磁体的中心选择作为参考线60。重要的是，保持一次选择的参考线60。

所述行40、41的磁体50、51、52沿着圆周方向相对于所述参考线60具有无规律的偏移。这意味着，与在现有技术中不同，所述磁体50、51、52在没有遵循特定的或者数学上的规则的情况下相对于所述参考线60具有偏移或者间距，在现有技术中所述磁体对于图4中的从上往下的线性的斜度来说沿着圆周方向具有逐步变大的偏移或者间距，并且在现有技术中所述磁体对于在图6中从上往下的V-斜度来说具有首先逐步地变大的偏移并且而后又具有变小的偏移。

“无规律”意味着，沿着轴向方向相邻的磁体50、51、52相对于所述参考线60的偏移没有遵循（简单的数学上的）规则并且/或者没有遵循成规。在图1中所述磁体50、51、52沿着轴向方向相邻，所述参考线60穿过所述磁体来伸展。

磁体50、51、52的偏移能够通过一个点（比如所述磁体50、51、52的中点或者中心或者所述磁体的所规定的边缘或者端部）相对于所述参考线60沿着所述圆周方向的间距来确定。相应地，图1中第二最上面的磁体51相对于所述参考线60具有与图1中从上面数第三个磁体52不同的偏移，因为第三最上面的磁体52向左沿着圆周方向偏移并且由此相对于所述参考线60具有与所述第二最上面的磁体元51不同的偏移。所述第二最上面的磁体51在图1中向右相对于所述参考线60偏移。所述第三最上面的磁体53的偏移由此是负的，而所述第二最上面的磁体52的偏移则是正的。如果所述相应的磁体51、52的中心在图1中处于所述参考线60的左边，那么所述偏移是负的。所述偏移的符号的选择是任意的，但是必须保持一次地选择。

当然也能够将其它的平行于在图1中所示出的参考线60伸展的线条定义为参考线。决定性的是，所述参考线对于所有沿着轴向的方向相邻的磁体50、51、52来说是相同的线条。所述线条62平行于所述参考线60来伸展。

也能够取代图1中最上面的磁体50的中心而将图1中最下面的磁体的中心用作用于确定所述偏移的位置。决定性的是，对于所述沿着轴向的方向相邻的磁体50、51、52来说相应地将所述相同的参考线用于确定所述偏移。

在将所述磁体50、51、52布置在所述转子20上之前，计算所述磁体50、51、52的最佳的布置或者所述磁体50、51、52的或者所述行40、41的最佳的偏移。为此，借助于计算机来为所述磁体50、51、52沿着圆周方向相对于所述参考线60的不同的布置和不同的偏移或者间距计算所出现的力70。相应地，在考虑所述电机的悬挂或者固定、所述转子20的和所述定子30的尺寸以及多个另外的一同确定所述电机的固有频率的变量的情况下，确定一种布置方案，对于所述布置方案来说在运行中产生所述电机的或者所述转子20的尽可能少的振动。因此，确定所述磁体50、51、52的布置或者所述磁体50、51、52的偏移，对于所述布置或者偏移来说产生尽可能少的声音（能够听得见的声音或者固体声音）。而后将所述磁体50、51、52以这种布置方案布置在所述转子20上或者固定在所述转子处。

板片能够如此布置在沿着圆周方向处于（一行40、41的）磁体之间的中间区域或者凹处58中，使得产生所述转子20的齐平的表面。所述磁体50、51、52由此处于一个或者复数个板片的袋部或者凹部中。所述磁体50、51、52沿着所述转子20的径向方向的厚度于是基本上是所述（非磁性的）板片沿着所述转子20的径向方向的厚度。

所述定子（在图1中未示出）具有多个电磁体，使得所述电机能够通过所述转子20的旋转来产生电流或者所述转子20由于所述定子中的电流而转动。也能够设想，所述定子具有所描述的磁体并且所述转子20具有多个电磁体。

所述磁体50、51、52能够是永磁体。也能够设想，所述磁体50、51、52部分地是永磁体并且部分地电磁体。也能够设想，所述磁体50、51、52是电磁体。

在本申请的意义上，“磁体”也是指能够磁化的材料，该材料仅仅暂时具有一个或者复数个磁极。尤其所述磁体能够是高渗透性的软磁性的材料，该材料用作磁阻机中的转子20的极。沿着所述转子20的轴向方向来看，由此所述高渗透性的软磁性的材料存在于不同的角度位置中或者在相应不同的角度区域的范围内延伸。所提到的材料沿着所述转子20的圆周方向的相应的宽度能够分别是一样大。由此，对于这样的转子20来说，在时间上也将所出现的力70分布到所述转子20的非直接相邻或者紧密邻接的区域上，而且分布到彼此远离的区域上。由此，对于磁阻机来说，也防止对于所述电机的一个或者复数个固有频率的激励或者对于与这种频率接近的频率的激励。这降低了声音辐射。

每个行40、41的磁体相对于沿着圆周方向直接相邻的磁体50、51、52具有分别相同的间距。但是也能够设想，所述间距沿着圆周方向分别不一样大。

由板片中冲出袋部或者凹部，在所述袋部或者凹部中接纳着所述磁体50、51、52或者在所述袋部或者凹部中布置了所述磁体50、51、52。

磁体50、51、52的行40、41能够如此布置，使得在所述磁体50、51、52之间沿着轴向的方向存在小的间距。但是也能够设想，沿着轴向的方向在所述磁体50、51、52之间不存在间距。

沿着轴向的方向相邻的磁体50、51、52（也就是下述磁体50、51、52，在图1中所述参考线60穿过所述磁体来伸展）中的磁体50、51、52的偏移能够分别相对于彼此不一样大。这意味着，所述沿着轴向的方向相邻的磁体50、51、52中没有磁体50、51、52相对于所述参考线60具有相同的偏移。由此，所出现的力70的时间上和空间上的分布特别好地分布。

磁体50、51、52相对于沿着圆周方向直接相邻的磁体的间距分别通过所述凹处58的尺寸来确定。

沿着所述转子20的圆周方向，在图1中以所规定的角距来重复所述磁体的布置。

所述磁体50、51、52能够被另外的层所覆盖，其中所述另外的层的表面形成所述转子20的表面。这个层在图2中并且在图3中示出（以及在图5中并且在图7中示出），但是没有在图1中示出。

最后要指出，像“具有”、“包括”等等这样的概念不排除其它的元件或步骤，并且像“一个”这样的概念不排除多个。权利要求中的附图标记不应该视为限制。

Claims (9)

1.包括转子（20）和定子（30）的电机，其中所述转子（20）或者所述定子（30）在其圆周上具有磁体（50、51、52）的多个沿着轴向的方向并排布置的行（40、41），所述磁体分别沿着圆周方向先后布置，

其中每个单个的行（40、41）的磁体（50、51、52）沿着圆周方向彼此隔开，并且相邻的行（40、41）的磁体（50、51、52）分别以偏移沿着圆周方向相对于彼此来布置，

其特征在于，

所述磁体（50、51、52）相对于参考线（60）的偏移在所有行（40、41）的范围内被看作是无规律的，所述参考线沿着轴向的方向穿过最外面的行（40）之一的磁体（50）之一的中心来伸展。

2.按权利要求1所述的电机，其中所述磁体（50、51、52）相对于所述参考线（60）的相应的偏移的数值对应于随机函数。

3.按权利要求1或2所述的电机，其中所述磁体（50、51、52）相对于所述参考线（60）的偏移从行（40、41）到行（40、41）而构造成不一样大。

4.按前述权利要求中任一项所述的电机，其中每个单个的行（40、41）的磁体（50、51、52）沿着圆周方向来看有规律地或者无规律地布置。

5.按前述权利要求中任一项所述的电机，其中每个单个的行（40、41）的磁体（50、51、52）沿着圆周方向来看具有相同的间距。

6.按前述权利要求中任一项所述的电机，其中所述磁体（50、51、52）沿着圆周方向来看分别具有相同的长度。

7.按前述权利要求中任一项所述的电机，其中每个行（40、41）的磁体（50、51、52）沿着轴向的方向来看分别具有相同的宽度。

8.按前述权利要求中任一项所述的电机，其中所述磁体（50、51、52）包括永磁体，所述磁体尤其是永磁体。

9.按前述权利要求中任一项所述的电机，其中所述电机是磁阻机，并且所述磁体（50、51、52）是所述转子的由高渗透性的软磁性的材料构成的极。