CN1240059A - 一种电机 - Google Patents

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Abstract

一种电机，包括：一个铁磁性第一部件(11)，有排成一排的多个齿(11C)；一个铁磁性第二部件(12)，有排成一排的多个极(16，17)，面对第一部件(11)的齿排(11C)，并与该齿排隔开一个空气间隙(18)；支承第一和第二部件(11，12)的轴承，用于沿空气间隙(18)相对运动；以及与第一部件(11)联接的绕组机构(15)，用于产生沿空气间隙连续传播并跨越该空气间隙而连系第一和第二部件(11，12)的多极磁场。该传播的磁场具有偶数极，其极矩对应于第二部件(12)极排的极矩。第二部件(12)极排的至少一些极的至少一个区段构成一软磁凸出极，它在其沿空气间隙(18)的至少一部分长度上在其面对空气间隙的表面上有一饱和磁通密度，后者不高于空气间隙中的使第一部件(11)的齿排(11C)产生磁饱和的磁通密度。

Description

一种电机
本发明涉及电机即电动机或发电机，其中传播的磁场导致机器部件的相对运动。更具体地说，本发明涉及在独立的权利要求的前叙部分中所详细说明的那类机器。
为方便起见，本发明的下列描述限于旋转式机器，即电动机，其中承载绕组的部件是静止的，称作定子，而其它部件称作转子，安装成在定子内转动。定子的齿和转子的极安置成环状同心的排列，由一圆筒形空气间隙隔开。但是，如将容易理解的，这些部件的相对运动并不必须是转动运动，而可以是一种直线或曲线相对运动。转动和直线相对运动的组合也在本发明的范围内。此外，定子可以位于转子内，空气间隙并不必须是圆筒形的，而例如可以是圆弧形截面或圆锥形。
在本发明所涉及的那种电动机的共同类型中，电动机的极由基本上沿径向极化的永久磁体组成，其极性沿圆周交变。这些永久磁体可以安装在转子的圆周表面上，或者它们可以安装在转子凹口中(埋置的或嵌套的磁体)。通常最好是具有表面安装的磁体的电动机，因为比起具有其它磁体安装设计的电动机来，它们更经济地使用昂贵的永久磁体材料。
本发明的一个目的是大大减少永磁材料量，而电动机产生的相距却减少得相当小。
本发明的另一目的是提供一种所述种类的机器，它适合于在所谓场减弱方式中操作；关于此种操作，在电动机上具有表面安装的永久磁体的已知机器受到严重的限制。
本发明是以两种观察的组合为基础的。
第一，无论何时当外部磁化场沿永久磁体的固有极化方向作用
      时，一种高性能永久磁体和一种其饱和磁通密度大体上等
      于该永久磁体剩余磁通密度的软铁体在它们的磁学性能
      方面是非常相似的。
第二，在上述种类的设有表面安装的永久磁体并从合适调整的
      电子驱动装置(如伺服放大器)供电的永磁电动机中，每
      个永久磁体的体积只有一半向一个消磁的场暴露，而另一
      半向一个沿永久磁体的固有极化方向的磁体暴露。
从这些观察可以得出结论，最后提到的体积的一个相当部分可以用一个具有适当水平的饱和磁通密度的软磁材料体替代。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种所述类型的电机，其中：
第二部件的排列的每个偶数极包括一个永磁极区和一个相邻的软磁极区；
该永磁极区和软磁极区沿空气间隙隔开；
该软磁极区在其沿空气间隙的至少一部分长度上在其面向空气间隙的表面上有一饱和磁通密度，它不高于空气间隙中的使第一部件齿排产生磁饱和的磁通密度。
在一种根据本发明的该方面的电动机中，可以节省约50％的昂贵的永磁材料而用不贵的软磁材料替代，损失的扭矩不超过一小部分。
根据本发明的另一方面，提供一种所述类型的电机，其中第二部件极排中的至少一些极的至少一个区段构成一个软磁极，它在其沿空气间隙的至少一部分长度上在其面向空气间隙的表面上有一饱和磁通密度，后者不高于空气间隙中的使第一部件齿排产生磁饱和的磁通密度。
在一种根据该第二方面的电动机中，永久磁体可以完全省略。与根据第一方面的电动机相比，此种省略将导致扭矩的非常显著的减小，但与没有永久磁体的常规磁阻电动机相比，仍显示一种改进。实际上，通过增大定子孔径，可以恢复一部分损失的扭矩，因为由于省略永久磁体而导致的定子的轭或护铁部件中磁通的根本性减少能够减小护铁的横截面积，由此增大转子直径。
现在参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1是一种体现本发明的电机的截面图(表示对应于承载电流的绕组的磁场图形)；
图2是沿图1中线II-II截取的纵向截面图；
图3是从空气间隙内部观察时转子极排的放大的局部图(为图示方便起见，转子极区的轴向尺寸与周边尺寸不成比例)；
图4是对应于图3的视图，但表示一种修改的极配置；
图5A和5B分别表示一种先有技术电动机和一种根据本发明的可以比较的电动机的图形；
图6和7是例示本发明的特征性工作特点的图形；
图8是图1和2中示出的电动机转子的一种修改实施例的截面图；
图8A是在图8中线8A-8A上截取的稍许放大的截面图；
图8B和8C是图8中示出的转子的邻接的叠片的立面图。
图1和2中例示的电动机是一种旋转电动机该电动机包括一个软磁叠片第一电动机部件11(此后称为定子)和一个软磁叠片第二电动机部件12(此后称为转子)，转子12安装在定子11内，以便相对于定子围绕轴线C转动。一个安装在轴承14内的转子轴13以一相对于定子的固定位置支承该转子。形成定子和转子的叠片结构的电工钢薄板11A和12A安置在垂直于轴C的平面内。
三相绕组15设置在定子11上，位于多个沿轴向延伸的定子槽11B中，定子槽11B由一排沿周边延伸的定子齿11C隔开。绕组15可以取不同形式(例如参见T.Bdefeld和H.Seguenz的“电机”，Springer-Verlag，Wien 1949，PP102-105)。例如，它可以是一种叠绕组，每圈绕组包围几个齿。包括相关绕组15的定子11可以完全是常规设计，例如作为一种常规的感应电动机定子生产。在图示例子中，绕组线圈产生一个连续传播的六极磁场，也即当电动机以稳态操作时，磁场的传播速度在各周期中恒定和基本恒定。
六个均匀间隔的沿径向磁化的永久磁体16安装在转子12的圆筒形表面上，其极性沿周面交替。六个均匀隔开的与转子整体形成的软磁转子凸出部17沿周面与永久磁体16交错设置，并沿周面与相邻的永久磁体16隔开。永久磁体16和软磁转子凸出部17形成一个沿圆周延伸的转子极区16、17的环或排列R(同时参见图3)，其中每个永磁极区16在作用上与相邻的软磁极区17相关联。与周边的极区宽度相比，使转子极区16与相邻的转子极区17间隔的间隙很小，甚至可以不存在。
转子极区16、17的排列R面对定子齿11C的环，并与后者由一狭窄的圆筒形空气间隙18隔开。
如图2中最清楚地看到的，在形成凸出的软磁极区17的转子的部分中，与相邻的叠片板12A相比，每个第二叠片12A’是短的，因此这些极区不是由紧密叠置的电工钢板的部分形成，而是由空气隔开的板部分形成。
在磁学上，与相应的充满的或紧密叠置的极区的饱和磁通密度相比，交替的转子叠片板12A’的这种减小或缩短以及随后的软磁极区的“变薄”设计，是通过面对空气间隙18的极区17表面的饱和磁通密度的平均值的减半。通过(例如)改变交替板的减小或缩短的量，可以或多或少地减小饱和磁通密度。
除了例示的某些叠片板的缩短外，也可以用其它方法相似地减小软磁极区17的饱和磁通密度。例如，所有的板可以具有同样的径向尺寸并可以在其形成软磁极区的部分中代之以设有凹口。这些凹口用于限制产生磁通量的板的截面积，并应当在软磁极区的截面范围内基本上均匀地分布。它们可以是孔的形式，也即具有闭合的轮廓因而对空气间隙不开放的开口，或者它们可以是通过狭窄通道与空气间隙连通的开口。通过使相邻的各板具有不同的凹口可以进行改进。
另一种可能性在于用软磁材料和非磁性材料的复合材料制造软磁极区，其中软磁材料采取分布在非磁性材料基体中的微粒的形式，或者用非磁性材料的致密小片来制造。
软磁极区17在极区的与空气间隙18邻接的部分内具有减小的饱和磁通密度就足够了。最好是，呈现减小的磁通密度的表面层的径向尺寸或深度至少等于空气间隙18的相应尺寸，但并不显著大于永磁极区16的径向尺寸。
此外，不管软磁极区17的减小的饱和磁通密度是如何产生的，饱和磁通密度最好应当不高于空气间隙中的使定子齿11C饱和的磁通密度。换句话说，软磁极区17的饱和应当产生于定子齿或磁路的任何其它部分发生饱和之前。
虽然软磁极区的饱和磁通密度应当最好基本上等于永磁极区的剩余磁通密度，但通过安排软磁极区17具有稍高的饱和磁通密度，某些情况下可以获得改进的电动机性能。
应当注意到，软磁极区17并不必须在其整个周边长度上具有上述表面饱和性能。特别是，如果该电动机仅仅适合于沿一个方向产生扭矩，那么软磁极区仅仅在其前沿部分上是表面可饱和的就足够了。当然，它们应当在其整个轴向长度上是表面可饱和的。
每个软磁极区17应当与相邻的永磁极区16分开，使得相邻极区16、17之间的不希望有的磁漏减到最小。
在图1和2例示的实施例中，永磁极区16的周长近似地等于软磁极区17的周长。最好是，软磁极区17的周长大约为90电学度。应当注意到，虽然通常约90电学度的周长是优选的，但离该周长值的显著偏离如±30电学度，是可以接受的。
如可以容易地理解的，像图1中所示，永磁极区和软磁极区应当在转子的整个周边上互相交替。但是，即使此种交替只存在于周边的选定部分中，本发明的电动机也是可以操作的，虽然该转子最好应当具有偶数的永磁极区和软磁极区的组合。
图4表示转子极配置的改变，当电动机需要仅仅沿一个转动方向(正常转动方向或优选转动方向)产生完全转矩时，可以应用该改变的配置来代替图3中所示的对称配置。
根据这种改变，与图3中的实施例相比，在由一个永磁极区16A和一个软磁极区17A构成的每一组合中，永磁极区16A的周长缩短，而软磁极区17A的周长增加。此外，每个这样的组合内极区的间隔增大，而组合之间的间隔缩小。采用该实施例，可以额外地节省永磁材料而并不太多地牺牲沿正常的或优选的转动方向产生的扭矩。
电驱动有众多用途，其中，在某一速度(所谓基本速度)之上，足以保持一个恒定的轴功率，因此，在该速度之上可以接受轴扭矩的逐渐下降。在这样的用途中，当速度超过基本速度时，电动机端子上的电压可能不增大，因为否则额定功率以及由此电流供给的成本会增大。在这些用途的驱动中，具有表面安装的转子磁体的先有技术永磁同步电动机存在几乎被禁止有的缺点。
这些缺点在本发明的电动机中可以显著减少，从而使其在上述类型用途中的使用变得有利，因为可以使定子绕组中由于转子转动而感应的电压减小。感应电压的减小可以由于定子绕组电流相对于转子产生的磁动势(MMF)的波峰的角位移而产生。可以使用先有技术的电子装置如三相电动机的伺服放大器来控制此种位移。
如果定子像图1和2中所示的实施例中那样地具有槽和齿，那么在由齿形成的不连续表面和运动的转子极的边缘之间始终存在相互作用，它在电动机扭矩中产生某种不均匀性。在本发明的电动机中，通过其它类型的电动机所用的常规技术可以显著地减小此种不均匀性。例如，定子槽和/或转子极的边缘可以歪斜，或者转子极可以沿轴向再细分，而形成的极的分区可以相对于相邻的分区沿圆周移动槽距的几分之一。
可以在本发明的电动机中利用的另一可能性是使转子极区稍许不均匀地分布。为了方便地描述完成该不均匀分布，引入重合位置的概念是有用的。
例如，关于表面可饱和的凸出极区，对于转子的每个转动，每个此种极区的前缘将占据多个相对于定子的重合位置，其中该前缘处于定子的一个或另一个齿的中点的对面，它等于定子齿的数目。
表面可饱和的凸出极区的不均匀分布的目标可以使重合位置的总数目加倍，方法是，将这些极区分成两组，每组具有相同的重合位置，并安排两组重合位置，当沿转子转动方向看时相互交错。组数还可以进一步增加，直到各所述区独自构成一组，在这种情况下，转子每一转的重合位置总数目将等于定子齿数乘以沿转子周边的所述区的数目，即组的数目。
同一方法可代之应用于沿转子周边的永磁极区，或应用于表面可饱和的凸出极区和永磁极区两者。
为了尽可能减小绕组的无电流状态中的所谓磁阻齿槽效应扭矩，应当选择永磁极的周长等于定子齿矩的整倍数加上相邻定子齿之间开口宽度的三分之一。
通常，当定子磁动势在极的大致沿轴向延伸的前像和后缘处有不同值时，一个具有恒定空气间隙的凸出极施加一净切向力。常规的磁阻极仅仅形成使定子和转子分开的空气间隙，使磁通量能够首先通过定子和转子之间空气间隙最窄处，但它们并不吸收磁动势的驱动磁通量的任何显著部分。
另一方面，当受到一定磁动势时其表面达到磁饱和通量密度的凸出极产生的扭矩显著高于任何其它凸出极的扭矩，后一种凸出极利用一个较宽的空气间隙将空气间隙通量密度限制到同一水平。当利用磁阻极区代替具有产生高扭矩能力的永磁区时，这种较高扭矩产生能力是非常重要的。因此，凸出的软磁极区的表面可饱和性能在本发明的电动机中是非常重要的。
表面可饱和的凸出极的产生较高扭矩的能力可以通过一个高智力实验来说明。让我们考虑一个用可以磁饱和的材料制成的平行六面体插棒的一端，该插棒位于一个电磁体的两极之间的平面平行空气间隙内的半中间。现在让我们激励该电磁体，然后让插棒再移入空气间隙一小点，在那里消去电磁体的激励，使插棒留在空气间隙中。对于用插棒顶端替代的空气体积ΔV，我们在图6中画出磁通量中相对于磁动势的工作周期图。
在该图中，连接点1与点2的线表示空气体积ΔV的磁化。连接点2与点3的线表示插棒顶端移入空气体积ΔV。在点3处电磁体被消除激动，使插棒保持静止。连接点3与点1的带箭头的曲线，是当体积ΔV被插棒顶端占据时该体积的消磁曲线。
根据电学定律，工作周期区W(即图6中阴影区)必须等插棒移入体积ΔV时完成的机械功。可以表示，对于每个单位体积ΔV，可以按照图7中所示的插棒的极化曲线来表达转化为机械功的电能，因此W＝W×ΔV。
从图6显然可见，与连接点3与点1的虚直线以下的区域代表的功相比，连接点3与点1的带箭头的曲线增大了机械功；该线代表一个用“线性”材料或不饱和铁与合适的空气间隙的等效组合构成的插棒。
对于磁化力H的高的值，图7中的图形变为实际上的矩形。因此显然，由一个表面可饱和的凸出极施加的力，可以几乎是由虚直线所代表的常规磁阻极所施加的力的两倍。该虚直线连接点3与点1，并代表一个常规磁阻极。
表示可饱和的凸出极的另一优点是，即使在过载条件下，它也能将通量限制在如额定负载下的几乎同一水平，因此，电动机的其它磁性部件不需尺寸过大来满足过载条件。
如上所述本发明的电动机的转子可以理解为具有表面安装的永磁体的永磁转子的一种改型，是从该永磁转子切去每个永磁体的一部分并代之以一个表面可饱和的凸出极。但是，该可饱和的凸出极不需要同一尺寸，也不需要刚巧占据在转子表面上由其替代的永磁体部分所占据的位置。
原则上，一个永磁极区与其两个相邻的表面可饱和的凸出极之一形成一个组合极，它替代一个尺寸大于实际永磁体尺寸的永磁极。哪一个相邻的表面可饱和的凸出极区可以看作与某一个永磁极区相联接，取决于由定子绕组中流动的电流所产生的磁场波的方向和定子磁动势(定子MMF)。定子磁动势原则上按正弦波变化，其振幅和方向由送入定子绕组的电流决定，这是一个熟知的现象。
图5A以较简单的形式表示沿本发明电动机的空气间隙的磁通密度分布(A)、(B)、(C)和(D)以及由定子的多相绕组产生的磁动势波(E)。分布(A)和(B)分别对应于北极和南极永磁极区。分布(C)和(D)对应于由磁动势波(E)磁化的表面可饱和的凸出极。显然，分布(A)和(C)一起类似于一个更大的永磁极的分布。分布(B)和(D)也是如此。作为比较，图5B表示一个具有两倍大的永磁极而设有可饱和的凸出极的电动机的磁通密度分布。
关于图5A，可以理解，定子磁动势波(E)移向右边，对应于波长的约三分之一，将倒转所有可饱和的凸出极区的极性而不影响永磁极区的极性。由转子施加的力将倒转。然后分布(B)和(C)一起将类似于一个更大永磁体的分布，代替原来在一起的分布(B)和(D)，后者是磁动势波移向后方之前的情况。
本发明的转子达到的扭矩取决于定子绕组中流动的多相电流所产生的磁动势波的振幅和方向，就像它所替代的永磁转子一样。对于磁动势波的给定振幅，该波相对于转子的位置是决定性的。图3中包括的图从图形上表示该关系。对于如图3中所示的沿转子表面的对称的极配置，有用的操作区包括一个约±60电学度的角度区，也即以永磁极区的近似中点为中心的永磁极区的间距的±1/3，当定子磁动势波峰与其中点重合时，该换作区受定子磁动势的部分消磁。在定子磁动势波的该相对位置，所有永磁极区同时或几乎同时反作用。
当电动机在所谓基本速度以下的速度操作时，除了由给定的定子磁动势波振幅达到最大扭矩的方向外，没有理由对定子磁动势波给出任何其它方向，该方向是图3中对应于点1或点2的方向，取决于所需扭矩的方向。在两种情况下，所有永磁极区受定子磁动势排斥而所有可饱和的凸出极区受定子磁动势吸引，这两个力沿同一方向作用。
基本速度定义为在该速度下电劝机的电流供给仍然能使电动机电流保持在其额定值的最高速度。因此基本速度并非电动机本身的特性，而是电动机和电源的共同特性。当电动机高于基本速度运行时，定子的磁动势波必须这样取向，使得电动机的感应电压减小，这是通过将定子的磁动势波引向图3中对应于点1和点2的点之间的一个合适的点来获得的。感应电压的减小完成归因于可饱和的凸出极区的存在；没有它们，很可能在额定电流处不会显著减小感应电压。
在给定的电动机速度和定子磁动势波振幅下，感应电压可能至多减小某一因子。该减小因子即场减弱比，可以通过磁大表面可饱和的凸出极区的尺寸和/或减小永磁极区的尺寸来增大，例如增大表面可饱和的凸出极区的周长而同时减小永磁极区的相应尺寸。图4中示出一种此类极配置，它更进一步表示永磁极区16A之间的非对称配置的表面可饱和的凸出极区17A。该实施例最适合于驱动始终或至少大部分时间需要一个扭矩方向的负载，如泵和风扇。显然，在本发明的电动机中，剩余的永磁极区或多或少受定子磁动势的完全排斥，因此不能被表面可饱和的凸出极所替代。然而它们可以进一步减小尺寸，代价是相应地减小扭矩可能性。
下一个当然的问题是：如果永久磁体完全不用，能形成一个有用的电动机吗？答案是肯定的，能形成一个非常耐用的电动机，但比起上述具有永磁和软铁极区混合配置的电动机来扭矩可能性减小一半，同时在电动机外部的护铁(轭)中具有沿径向减小的通量。这使得可以减小护铁的截面积，定子孔直径可以相应增大，并可以恢复一部分丧失的扭矩可能性。结果是：与具有混合极的转子相比是一种仍然较弱的电动机，但也没有转子损失。
这样一种电动机将优于已知的磁阻电动机，原因是表面可饱和的凸出极优于其它类型的凸出极，并可能达到标准感应电动机的扭矩可能性。
上述电动机必须由可控电子供电源馈电，该电源必须按有关电动机速度的信息操作，此种信息从一轴传感器或一由电动机端子上得到的测得电压和电流计算速度的系统得到。否则，在一定速度以上，该电动机将受到不希望有的不稳定的波动(振荡)。
但是，有些用途要求电动机不用可控电子供电源时也是稳定的。这种性能的典型用途是，其中电动机直接连接在主电源上，或者其中多个电动机由一单独的电子供电源供电，而各电动机并不在机械上相互连接，例如同步地驱动一台机器的不同部件。
提供一种阻尼绕组(例如以鼠笼式绕阻的形式)将使仅在转子上具有表面可饱和极的电动机从一共同可变频率电源馈电或甚至直接从主电源馈电而成组地运行。
鼠笼式绕组也可以应用于混合极转子，使永磁条例如位于极间空间中。这使一组混合极电动机能够连接在一个共同电源如一个可变频率换流器上。
图8和8A-8C表示一种改进的转子112，它可以替代图1中所示的转子。在该转子112中，软磁极区具有上述参照图2的“变薄的”叠片设计，而该转子也具有转子极区的稍许不均匀的分布，这在上面同样描述到，虽然图1中未示出。此外，在永磁极区的安装方面，转子112与图1和2的转子不同。
转子112包括一叠叠置的由电工钢或其它软磁材料构成的基本上圆形的同轴的叠片112A和112B。与叠片112B交错的叠片112A以上述方式缩短，因此不像叠片112B那样远地伸向定子。图8A表示叠层中的两个这样的叠片112A和112B，叠片112B安置在后面，因此大部分被叠片112A挡住。图8B表示叠片112A的形状，而图8C表示叠片112B的形状。
如图8C中最清楚地示出的，每个叠片11 2B的周边部分分成四个弧形区段112C，每个弧形区段稍许小于圆周的四分之一。两个沿直径对置的区段112C形成单独一个细长的开孔112D，开孔的形状能配合均匀截面的永磁条116的截面形状，该区段112C的长度对应于叠片112A、112B的叠层的长度或高度。其它两个沿直径对置的区段112C形成两个类似的开孔112D。因此，每个叠片112B设有六个沿周边间隔设置的开孔112D。如将在下面说明的，这些开孔的间隔不是严格均匀的。
当装配叠片112A、112B的叠层时，所有叠片112B中的开孔112D沿叠层的轴向对齐。因此，叠片的叠层将限定六个沿轴向延伸的通道或孔道，其中可以滑入六个永磁条116以形成转子的永磁极区，并被固定于其中。如可从图8明显看出，区段112C的那些位于相邻永磁条或极区116之间的部分形成软磁极区117，后者对应于图1和2中示出的电动机中的极区17。
在开孔112D外侧的沿周边延伸的狭窄的弧形窄条112E和区段112C的剩余部分，即形成软磁极区117的区段部分，被一间隙沿轴向隔开，间隙的轴向宽度对应于交替的叠片112A的厚度，因为如从图8A和8B中所见，叠片112A并不伸到超越永磁条116的下侧或沿径向内侧。因此，形成容纳永磁条116的孔道或通道的“顶棚”的窄条112E和区段112C的其它部分即软磁极区，将稀少地叠置，或如参照图2所述地“变薄”。这种“变薄”和随之产生的饱和通量密度的减小所产生的上述有利的效果因此也存在于图8所示的转子112中。
图8和8A-8C中所示的用于容纳和固定永磁极区116的结构在其它方面也是有利的。
因为转子112不需要非磁条带固定或用来围绕转子使永磁极区116固定就位的其它非磁机构(此种条带固定或其它机构不可避免地增大空气间隙，即定子和转子间被空气和非磁固定机构占据的空间，定子和软磁极区之间的空间)，图8和8A-8C中示出的转子设计有利于增大扭矩。
其次，该设计能够使转子的生产简单而成本效益高。
此外，该设计使得可能以简单的方式完成极区的不均匀间隔，由此尽可能减小因永磁极区与定子齿相互作用的倾向而产生的定子的所谓磁阻齿槽效应，这种齿槽效应产生一个滞留扭矩，当定子绕组受到消磁时，该滞留扭矩使转子保持在磁性上锁定于定子上。
在图8和8A-8C示出的转子中，软磁极区117和永磁极区116两者相对于竖直平面V和含转子轴的水平平面H两者对称地设置。因为两种类型之一的极区有六个，所以每种类型的极区的完全均匀的间隔将意味着相同类型的极区的角度间隔为60°。
软磁极区117的不均匀间隔是通过下列方法完成的，就是使上半个转子中最靠近水平面H的两个极区117和下半个转子中最靠近水平面的两个极区117从对应于均匀间隔的位置向该水平面对称地角度移动2.22°，使这四个极区中的每一个将定心在一根与水平面H的夹角为27.78°的径向线上。
同样，永磁极区116的不均匀间隔是通过下列方法完成的，就是使两个上面的和两个下面的永磁极区从对应于均匀间隔的位置向竖直平面V对称地角度移动2.22°，使这四个极区中的每一个将定心在一根与竖直平面的夹角为27.78°的径向线上。
当然，上述不均匀间隔仅是一个例子，对图1中示出的定子是优选的，其中定子11的齿11C的数目为27个。2.22°的角度移动对应于定子齿矩(360°＝27)的六分之一，尽可能减小了低速操作的扭矩波动，也尽可能减小了滞留扭矩，由此即使在高性能伺服电动机中也使定子增的歪斜和伴随的生产复杂性成为没有必要。
用于称转电动机的替代实施例
由带相关绕组机构的定子和一转子组成的旋转电动机可以有一圆筒形、圆锥形、盘形等的空气间隙表面，原则上一个围绕静止轴旋转的母线可以描述的表面的任何形状。
具有轴向或锥形空气间隙表面的电动机可以由两个带绕组机构的定子部件和一个置于定子部件之间的转子组成，该转子在面向与定子形成的空气间隙的两侧上具有极。该转子不需要装备通量返回路径(轭)。
该类型电动机的一种改型可以装备一个具有相关绕组机构的第三静止定子部件，置于其它两个定子部件之间，在两侧上具有空气间隙表面。在两个每两个定子部件之间的空间中设置两个在一共同轴上的转子部件。该第三定子部件不需要装备通量返回路径(轭)。
可以理解，这样一种电动机也可设置一第四定子部件(与第三定子部件相似)和一第三转子部件，因此该将有六个空气间隙组仅有两个通量返回路径，而在常规的电动机设计中每个空气间隙联接两个通量返回路径，一个在定子部件上，一个在转子部件上。
可以理解，上述制造多转子电动机的原理可以扩展到任何选定数目的转子上。

Claims (7)

1.  一种电机，包括：
一个铁磁性第一部件(11)，有多个排成排的齿(11C)；
一个铁磁性第二部件(12；112)，有多个排列成排的极(16，17；116，117)，面对第一部件的排列的齿(11C)，并与该齿排隔开一个空气间隙(18)；
支承第一和第二部件(11，12，112)的轴承，用于沿空气间隙相对运动；以及
与第一部件(11)联接的绕组机构(15)，用于产生沿空气间隙(18)连续传播并跨越该空气间隙而连系第一和第二部件(11，12；112)的多极磁场，该传播磁场具有偶数的极，其极距对应于第二部件极排的极距；
其特征在于，第二部件(12；112)的极排中的至少一些极的一个区段构成一个软磁凸出极，该软磁凸出极在其沿空气间隙(18)的至少一部分长度上在其面对空气间隙的表面上有一饱和通量密度，它不高于空气间隙中的使第一部件(11)的齿排的齿(11C)产生磁饱和的磁通密度。
2.  一种电机，包括：
一个铁磁性第一部件(11)，有多个排列成排的齿(11C)；
一个铁磁性第二部件(12；112)，有多个排列成排的永磁极(16；116)，面对第一部件(11)的齿排，并与该齿排隔开一个空气间隙(18)；
支承第一和第二部件(11，12；112)的轴承，用于沿空气间隙相对运动；以及
与第一部件(11)联接的绕组机构(15)，用于产生沿空气间隙(18)连续传播并跨越该空气间隙而连系第一和第二部件(11，12；112)的多极磁场，该传播的磁场具有偶数的极，其极距对应于第二部件(12；112)极排的极距；
其特征在于，第二部件(12；112)的极排至少一个极，最好每个偶数极包括一个永磁极区(16；116)和一个相邻的软磁凸出极区(17；117)；以及
该软磁凸出极区(17；117)在其沿空气间隙(18)的至少一部分长度上在其面向空气间隙的表面上有一饱和磁通密度，它不高于空气间隙中的使第一部件(11)的齿排(11C)产生磁饱和的磁通密度。
3.  一种如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，当沿空气间隙(18)测量时，软磁凸出极(17；117)或软磁凸出极区(17；117)的长度不大于第二部件(12；112)极排的极距的大约一半。
4.  一种如权利要求1至3中任何一项所述的电机，其特征在于，所述饱和磁通密度存在于软磁凸出极(17；117)或软磁凸出极区(117)的区域中，当横切于空气间隙(18)测量时，其伸展范围至少约为空气间隙的宽度。
5.  一种如权利要求1至4中任何一项所述的电机，其中，第二部件(12；112)包括多个由软磁材料制成的叠片(12A，12B；112A，112B)，它们垂直于空气间隙(18)，其特征在于，软磁凸出极(17；117)或软磁凸出极区(17；117)面对空气间隙(18)的表面区域有多个局部凹口或多个基本上均匀地分布在基体中的软磁粒子或屑片，这多个局部凹口形成极(17；117)或极区(17；117)的邻近空气间隙(18)的减小的截面积。
6.  一种如权利要求2当从属于权利要求2的权利要求3至5中任何一项所述的电极，其特征在于，永磁极区(16A)最好沿空气间隙(18)长度不对称地配置在软磁凸出极区(17A)之间，使得在由一对软磁凸出极区(17A)和一个介乎其间的永磁极区(16A)构成的每个组合中，该永磁极区从该对软磁凸出极区之间的中央位置沿最佳扭矩产生方向偏移。
7.  一种如权利要求1至6中任何一项所述的电机，其特征在于
第二部件(112)由软磁材料制成的多个第一和第二类型叠片(112A，112B)组成，这些叠片垂直于空气间隙(18)，第二类叠片(112B)与第一类叠片(112A)交错；
每个第二类叠片(112B)的周边区(112C)有多个孔(112D)，每个孔与其它第二类叠片(112B)的对应孔轴向对齐而形成一个沿轴向延伸的空腔，用于容纳一个永磁极区(116)；
第二类叠片(112B)的所述周边区(112C)沿径向延伸而超出第一类叠片；以及
所述周边区(112C)的部分配置在形成软磁极区(117)的空腔之间。
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