CN1906825B - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种非常紧凑的电机(1)，它可以安装在结构空间很小的地方例如机车或机床上，按本发明建议了一种有定子和转子(28)的电机(1)，其中，定子的薄板(2)有沿轴向延伸的槽(4)以及在相邻的槽(4)之间有面朝空气间隙方向延伸的齿(5、6)，在这里，至少一预定数量的齿(6)分别设计为单齿绕组(7)，以及，沿定子周向设至少一个设计为无槽的区段(3)，该无槽区段(3)在空气间隙处却遵循定子孔(11)的轮廓形状。

Description

电机
技术领域
本发明涉及一种电机及其例如在电动机车中的使用。
背景技术
电机，尤其是永久磁铁励磁的同步电机，主要使用在机床制造业中。在这里，由于可供使用的安装空间有限，这也适用于轨道车辆，在机床和尤其在低平台或低车架轨道车辆中，带来涉及配置高效驱动装置的问题。例如所要求的离地净高和车轮磨损限制了向下的结构空间。此外，在具有轮对的车架很低的车辆中，车体的弹性跳动限制了向上的结构空间。
由US4864177已知一种用于双极单相感应电动机的定子，它基于其物理的作用原理，有不同的纵向和横向尺寸。在这里，在槽深总是相同时存在不同的轭铁高度。
由US3783318已知一种感应电动机定子，它基于不同的槽深有不同的纵向和横向尺寸。
发明内容
因此本发明的目的是创造一种驱动装置，它在有比较高的扭矩、低的能耗和少维护的同时，可以装入狭小的结构空间内。它还应能特别便于制造。
为了达到所提出的目的本发明提供一种具有定子和转子的电机，其中，定子的板叠有沿轴向延伸的槽以及在相邻的槽之间有面朝空气间隙方向延伸的齿，其中，至少一预定数量的齿分别被齿绕线圈围绕，以及，沿定子周向设至少一个设计为无槽的区段，该无槽区段在空气间隙处遵循定子孔的轮廓形状，其中，所述预先制好的齿绕线圈分别插套在各自的齿上。
这种按本发明的电机当使用在电动车辆中时，在降低噪声和能耗的同时，提供足够的扭矩为这种机车加速。在这里特别有利的是，在电机圆周上不存在旋转对称地连续分布的定子绕组，而是采用绕这些齿的各单个齿绕线圈。
这些齿绕线圈有利地事先制成，然后仅须套在各自的齿上。齿绕线圈有利地也可以处在线圈架上，线圈架可以材料连接地、形状封闭地或摩擦连接地固定在齿上。
按本发明作为电动机车驱动装置的电机，在扭矩较大的同时满足对离地净高和限制车体弹性的要求。特别有利的是，此电机可设计为直接驱动装置。
在这里，直接驱动装置指一种没有减速器的驱动装置。在这种情况下扭矩可通过离合器传给车轮或轮对。因此驱动装置悬挂在底盘上并因而是减振的。
按另一项设计，驱动装置没有离合器直接跨骑在轮对轴上。它因而不减振和是轮对的一部分。转子配备永久磁铁。尤其在多极的永久磁铁励磁同步电机中，转子有一些有利于磁通集中地排列的永久磁铁，以获得更高的磁通量密度。
有利地，在这里线圈宽度等于极距的许多倍。
特别有利的是，无槽的区段彼此对置，因为这样可以减小结构空间的高度，以及尤其有利于离地净高和弹性。
附图说明
附图示意表示本发明和本发明其他有利的设计。其中：
图1至3表示按本发明的电机叠片或薄板的剖面；
图4、5表示在按本发明的电机转子中永久磁铁的排列；
图6表示包括永久磁铁和至少一个短路鼠笼的转子；
图7和8表示在车体上按先有技术的电机；
图9和10表示在车体上按本发明的电机；
图11至18表示在轮对或单个车轮上按本发明的电机的基本布局；
图19表示必要时在底盘内有减速器的电机布局；
图20表示减振的直接驱动装置侧视图；
图21表示不减振的直接驱动装置横截面。
具体实施方式
图1表示电机1定子的叠片或薄板2。薄板2被镀层和有两个设计为无槽的对置侧。无槽的区段3沿周向分别通过一个约60度的扇形段表征。薄板2的其余横截面表示了槽4，它们构成一个中断的齿绕线圈绕组7的组成部分。在这里，比较宽的齿6与窄的齿5交替，其中窄齿5无绕线，而宽齿6卷绕线圈绕组。作为线圈绕组有利地采用预制的齿绕线圈7。因此在一个槽4内仅有一个齿绕线圈7的一根去线或一根回线。电机1设计为多极的，也就是说，它有约二十个以上的极。
图2如图1那样表示一个中断的齿绕线圈绕组，但只有一个无槽的区段3。在这里只有一些宽齿7被齿绕线圈7围绕。
同步电机定子的这种不寻常的结构可仅在齿绕线圈7中。因此不需要在同步电机的圆周上旋转对称地连续分布的定子绕组。在安装高度(＝轴高)相同时，按本发明的这种同步电机的扭矩可以显著提高，亦即与旋转对称的电机1相比其扭矩利用率大大提高。通过在有轨车辆的轮对直接驱动装置中使用这种电机作为牵引电动机，可以例如降低摩托化程度并因而节省费用。这种电机1需要比较有限的结构空间，所以它们尤其可使用于低平台或低车架的车辆中，或尤其使用在机床制造业中。
尽管齿绕线圈绕组不连续，电机扭矩的波动性基于高的极数仍处于一个对于牵引作业可允许的范围内。
为了在机床制造业或其他生产机床中使用，例如通过定子薄板2槽的斜度和/或转子28永久磁铁20的斜度，满足在机床制造业中对扭矩波动性更高的要求。在这里同步电机尤其有一种处于槽距0.4倍与0.6倍之间的斜度。
图3表示具有一个不中断的齿绕线圈绕组和两个无槽区段3的薄板2。
图4和5分别表示一个转子28。在图4中，永久磁铁20装在转子28外圆周上并用箍带19固定。按图20，永久磁铁20沿磁通量集中方向嵌入转子28的板叠内。
图6表示一个具有安装在转子28外圆周上用箍带固定的永久磁铁20的转子28。附加地，在转子28的板叠内有至少一个感应鼠笼21，用于进一步利用扭矩的谐波分量。
图7、8在前视图中表示一种已知的电机作为没有详细表示的机车的驱动装置在车体11内的基本结构。在这里，在轨道12上棱边与电机1下棱边之间，原则上应包含有一个规定的离地净高13。这尤其在直接驱动装置的情况下可以观察到。对于例如通过减速器16驱动轮对10的电机1，电机轴14可设在轮对轴15的上方，以便由此获得要求的离地净高。但这样一来车体11的下棱边抬高，从而尤其导致损失舒适性。
图9、10用相同的视图表示，在使用按本发明的优选地设计为永久励磁同步电机的电机1时的几何关系。所要求的离地净高在车体11下降的同时予以遵守。
图11至18表示按本发明的作为机车牵引电动机的电机1另一些布局的可能性。按图11，电机1在这里作为不减振的轮对驱动装置同轴于轮对10的轴布置。因此获得上面已提及的尤其对于低平台或低车架车辆的优点。
图12表示一个轮对驱动装置，其中电机1和减速器16同轴于轮对10的轴布置。
图13表示电机1作为单个车轮17的直接驱动装置。
图14表示电机1和减速器16同轴于单个车轮17的轴布置。
图15表示电机1横卧地通过减速器16驱动轮对10。
图16表示电机1横卧地通过减速器16驱动单个车轮17。
图17和图18与图15和图16的主要区别在于，电机1纵卧地布置。
国19举例表示按图11的驱动装置方案在一个牵引电动机机架18内的布局，该机架尤其包含没有详细表示的支承系统。
图20用原理图表示一个减振的直接驱动装置的纵剖面，作为按本发明的同步电机的应用。在这里，通过一个铰接连杆离合器9在电动机一侧驱动与一个轮对10接合的空心万向轴8。
图21表示一个轮对10的一个不减振的直接驱动装置的横截面。此直接驱动装置在电机1输出功率相同时保持离车体11下棱边和离轨道12上棱边要求的距离。定子的薄板2上配设有齿绕线圈7。薄板2无槽的区段3按理想的方式面朝轨道12或车体11。一个转子18围绕轮对轴15。该转子18在其外圆周上有永久磁铁20，这与在图19和20中详细描述的一样。
在机床或其他专用机床中，必要时无槽的区段3不仅在数量上而且有关它们在薄板2上的相互位置，都要求与提供的现场条件相匹配。
此外，相邻齿的齿侧面设计为平行的，所以易于与齿绕线圈7进行装配。

Claims (11)

1.一种用于电动机车的电机(1)，其包括一个定子和一个转子(28)，其中，该定子的薄板(2)有多个沿轴向延伸的槽(4)以及在相邻的槽(4)之间有面朝空气间隙方向延伸的齿，其中，至少一预定数量的齿(5、6)分别被齿绕线圈(7)围绕，以及，沿所述定子的周向设置至少一个设计为无槽的区段(3)，该无槽区段(3)在所述空气间隙区域内却遵循定子孔(11)的轮廓形状，其中，预先制好的所述齿绕线圈分别插套在各自的齿上，并且每隔一个齿没有被所述齿绕线圈围绕。
2.按照权利要求1所述的电机(1)，其特征为，所述无槽区段(3)覆盖60°的圆周面。
3.按照权利要求1或2所述的电机(1)，其特征为，所述至少一个无槽区段(3)彼此对置。
4.按照权利要求1或2所述的电机(1)，其特征为，所述转子(28)有永久磁铁(20)。
5.按照权利要求1或2所述的电机(1)，其特征为，所述转子(28)有至少一个感应鼠笼(21)。
6.按照权利要求1或2所述的电机(1)，其特征为，所述定子有一个中断的齿绕线圈绕组。
7.一种具有一台按照权利要求1至6中任一项所述电机(1)的电动机车。
8.按照权利要求7所述的电动机车，其特征为，所述电机(1)无槽的区段(3)处于轨道(12)与车体(11)之间。
9.按照权利要求7或8所述的电动机车，其特征为，所述电机(1)直接或通过一个减速器驱动一个轮对(10)或单个车轮。
10.按照权利要求9所述的电动机车，其特征为，所述电机(1)通过离合器减振地或不减振地跨轴地驱动轮对(10)。
11.一种具有一台电机(1)的机床，该电机包括一个定子和一个转子(28)，其中，该定子的薄板(2)有多个沿轴向延伸的槽(4)以及在相邻的槽(4)之间有面朝空气间隙方向延伸的齿，其中，至少一预定数量的齿(5、6)分别被齿绕线圈(7)围绕，以及，沿所述定子的周向设置至少一个设计为无槽的区段(3)，该无槽区段(3)在所述空气间隙区域内却遵循定子孔(11)的轮廓形状，其中，预先制好的所述齿绕线圈分别插套在各自的齿上，并且每隔一个齿没有被所述齿绕线圈围绕。
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