CN1976169B - 具有降低的扭矩波动的旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转电机，包括：集中绕组定子，其具有齿以及放置在齿上的线圈，该齿具有朝向转子凸起的端面；以及转子，其包括限定了圆柱形表面的电枢以及永磁体，该永磁体具有内表面和外表面，该内表面为柱面部，与该电枢的圆柱形表面的形状匹配，该外表面是平面并朝向该定子。

Description

具有降低的扭矩波动的旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机，特别涉及但不限于用于驱动电梯轿厢的电机。
背景技术
根据法国专利FR 2 802 724所述，已知使得内转子具有带有朝向定子并且凸起的面的永磁体，并且使得定子具有带有朝向转子凹入的端面的齿。
该在先专利描述了一种旋转电机，其中齿的端面朝向转子凸起，并且磁体具有朝向定子的表面，该表面为绕着旋转轴线的圆柱形。
欧洲专利申请EP 1 349 261公开了一种用于电梯的马达，其中定子具有设置有磁极放大件(或“极靴”)的齿，并且转子具有永磁体。
对于用来驱动电梯轿厢的电动马达，理想的是尽可能产生小的振动，这是因为振动可能会被传递到轿厢，在那里可能影响乘客的舒适感。
例如，为了更易于安装电梯，需要降低马达的总体尺寸。
用于实现上述目的的解决方案首先在于使用没有齿轮传动或者使用较小减速比的马达，其次是使转子旋转得更快。
不幸的是，增加额定速度会增加在以额定速度运行时以及在起动和减速阶段期间遭遇共振频率的危险。
发明内容
因此，需要受益于如下的旋转电机，该电机具有较小的总体尺寸并且能够在较高的速度下旋转，同时降低了噪音和振动。
根据本发明的一个方案，本发明提供了一种旋转电机，包括：
定子，包括齿和设置在齿上的线圈，该齿具有朝向转子凸起的端面；以及
转子，其包括永磁体，该永磁体具有朝向该定子的平面。
具体地，本发明提供了一种旋转电机，包括：集中绕组类型的定子，包括不带极靴的齿，以及设置在齿上的线圈，该齿具有朝向转子凸起的端面；以及转子，其包括限定了圆柱形表面的电枢，以及永磁体，所述永磁体具有形成了与该电枢的圆柱形表面的形状匹配的柱面部的内表面，并且具有与该内表面相对的外表面，该外表面是平面并朝向该定子；其中，该齿的端面形成柱面部，该柱面部的曲率半径处于0.5d至0.7d的范围内，其中d为该齿的顶端和该转子的旋转轴线之间的距离。
在一些示例性的实施例中，本发明使得可以受益于其中扭矩波动较低而扭矩较高的电机。
该转子可是外转子，因此使得可以在比较高的速度下旋转，同时限制了磁体被分离的危险，并且还使得更易于驱动电梯电缆。在一种变型中，该转子可以是内转子。
磁体可任选地由单件构成。
有利地，磁体的平面设置成垂直于经过旋转轴线并在中途与磁体相交的半径。
举例来说，齿的端面为柱面部，具有小于该齿的顶端和旋转轴线之间的距离的曲率半径。
该转子的磁极P的数量例如处于8至32的范围内，并且定子的齿数S例如处于12至48的范围内。转子磁极的数量和定子齿数之间的关系可以例如满足下面的关系式之一：
S/P＝3/2或S/P＝3/4；
S＝6n P＝6n±2其中，n是大于等于1的整数；
S＝3(2n+1)并P＝2(4n+3)其中，n是大于等于1的整数；
S＝3n并且P＝(3±1)n  其中，n是大于等于1的整数；
S＝2n并且P＝2(2n±1)其中，n是大于等于2的整数；
S＝10n并且P＝2(5n±1)；
S＝6n并且P＝2(3n±3)。
定子齿可具有第一轴向端，和相对于该第一端发生角度偏移的第二轴向端。
这种偏移有助于在齿不具有极靴时降低扭矩波动，当定子具有集中绕组时情况也是如此。
角度偏移量可大于等于0.9×2π/3P，最好等于2π/3P，其中，P表示转子磁极的数量。
角度偏移量可大于等于0.9×π/S，最好等于π/S，其中，S表示定子沟槽的数量，并且π/S大于2π/3P。
根据其另一个方案，本发明还提供了一种驱动电梯轿厢的方法，该方法使用上述的电机，该电机不具有齿轮传动(gearing)，或具有小于等于4的减速传动比(gear ratio)。
本发明还提供了一种电梯，其包括上述电机，用来驱动轿厢。
附图说明
通过参考附图阅读对本发明的非限制性实施例进行的以下详细描述，可以更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的旋转电机的示意图；
图2和图3是图1的电机的局部示意性剖面图；
图4为类似于图2的视图，其示出了本发明的一种变型实施例；以及
图5和图6分别以立体图和平面图示出了独立的定子的视图。
具体实施方式
图1所示的旋转电机1包括内定子2和能够绕着旋转轴线X旋转的外转子3。
定子2具有多个齿4，如具有十八个齿，其上设置有相应的线圈5，定子2例如是集中绕组类型。
齿4不具有任何极靴。
举例来说，线圈5分别制造并且在制造之后接合于齿4上。
定子2可包括垫片(未示出)，以封闭容纳着线圈5的沟槽6。
在所描述的例子中，齿4连接到环形轭8。
举例来说，齿4和轭8包括一叠涂漆的磁叠片。例如，每个叠片具有与定子一样多的沟槽和齿。在一种变型中，齿4承放在组装在一起的扇形件上。
齿4优选如图5和图6所示那样倾斜。
齿具有第一轴向端4a，所述第一轴向端4a绕着旋转轴线X相对于与其相对的第二轴向端4b发生角度偏移。
举例来说，偏移量θ等于2π/3P，其中P表示转子的磁极的数量。
需要时，例如为了减轻几何上偏离精确同心的形状的影响，此值可以增加至π/S，其中S表示定子中沟槽的数量，并且假定π/S大于2π/3P。
定子的齿4的倾斜进一步促进了在缺少极靴时扭矩振动的减少。
根据本发明的一个方案，齿4具有端面10，所述端面10朝向转子3凸起。举例来说，这些端面的形状为柱面的一部分，具有与X轴平行的母线，并且具有小于X轴和齿4顶端之间的距离d的曲率半径。举例来说，曲率半径等于此距离d的0.5至0.7倍。
转子3在未示出的轴承内旋转。
转子3包括环形电枢12，环形电枢12具有径向内表面13，永磁体14如十六个永磁体固定于其上。
举例来说，电枢12由一叠涂漆的磁叠片组成。
举例来说，径向内表面13是绕着X轴的圆形柱面，磁体14具有为柱面的一部分的内表面16，其形状与电枢12的径向内表面13基本上相配。举例来说，磁体通过其表面16上的粘合剂结合到电枢12上。
磁体的圆柱形表面16可以获得较大的结合面积，因此提供了良好的机械强度。
在所示的例子中，每一磁体14具有朝向定子的外表面17，该外表面17是平面。
磁体14的外表面17垂直于经过X轴并在中途与磁体14相交的半径。
在所示的例子中，磁体14是单件式，但是，例如为了降低感应电流引起的损耗，磁体14因而是分段式也不超出本发明的范围。
磁体14基本上沿径向磁化，并且磁体14的极性沿圆周方向交替变化。
例如，磁体的纵向方向长度L在齿4的宽度λ的1.5倍至2.5倍的范围内。
端面10和外表面17之间的气隙的宽度的变化使得可以获得较高的扭矩，同时降低扭矩的波动。
这样，由电机产生的噪音和振动处于比较低的水平。
例如，可以在不需要齿轮传动的情况下驱动一个或多个电梯电缆，其中至少一个滑轮凹槽形成于外转子上，或转子连接到滑轮上。在一种变型中，转子可以通过具有例如1至4的较小的减速比的减速齿轮箱来驱动滑轮。
为了驱动电梯轿厢，额定旋转速度例如在每分钟48至355转(rpm)的范围内。
转子3也可以是内转子，如图4所示。在这种情况下，每一磁体14具有朝向定子的外表面17，该外表面17基本上是平面并垂直于经过转子轴线且在中途与磁体相交的半径。
磁体14可具有相应的背离定子的内表面16，该内表面16为凹形，与转子电枢12的形状相配。
本发明不仅局限于上述的例子，例如，转子可具有其他数量的磁极，类似地，定子可具有其它数量的齿。
电机不仅可用作马达，而且还可以用作发电机，如用于回收能量。
除了驱动电梯轿厢，电机可以有其他用途。
除非有相反的说明，术语“包括”应理解为与“包括至少一个”同义。
虽然此处参考特定实施例对本发明进行了描述，但应当理解，这些实施例仅仅用于举例说明本发明的原理和应用。因此，应当理解，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对举例说明的实施例进行多种改型和进行其他设计。

Claims (17)

1.一种旋转电机，包括：
集中绕组类型的定子，包括不带极靴的齿，以及设置在齿上的线圈，该齿具有朝向转子凸起的端面；以及
转子，其包括限定了圆柱形表面的电枢，以及永磁体，所述永磁体具有形成了与该电枢的圆柱形表面的形状匹配的柱面部的内表面，并且具有与该内表面相对的外表面，该外表面是平面并朝向该定子；
其中，该齿的端面形成柱面部，该柱面部的曲率半径处于0.5d至0.7d的范围内，其中d为该齿的顶端和该转子的旋转轴线之间的距离。
2.如权利要求1所述的电机，其中，该转子是外转子。
3.如权利要求1所述的电机，其中，该转子是内转子。
4.如权利要求1所述的电机，其中，该磁体是单件。
5.如权利要求1所述的电机，其中，该磁体的外平面垂直于在该电机的横截面内经过该转子的旋转轴线并在中途与磁体相交的半径。
6.如权利要求1所述的电机，其中，该电机所具有的转子磁极的数量处于8至32的范围内。
7.如权利要求1所述的电机，其中，该电极所具有的定子齿数处于12至48的范围内。
8.如权利要求1所述的电机，其中，该定子齿具有轴向第一端，与从该第一端发生角度偏移的轴向第二端。
9.如权利要求8所述的电机，其中，该角度偏移量大于等于0.9×2π/3P，其中，P表示转子的磁极的数量。
10.如权利要求9所述的电机，其中，该角度偏移量是2π/3P。
11.如权利要求8所述的电机，其中，该角度偏移量大于等于0.9×π/S，其中，S表示定子齿间的沟槽数量，并且π/S大于2π/3P，其中，P表示转子磁极的数量。
12.如权利要求11所述的电机，其中，该角度偏移量等于π/S。
13.如权利要求1所述的电机，其中，该磁体具有通过粘合剂结合到该电枢的圆柱形表面上的内表面。
14.一种驱动电梯轿厢的方法，其特征在于，该方法使用以上如权利要求1所述的电机。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所使用的该电机不具有齿轮传动。
16.如权利要求14所述的方法，其中，该电机使用的减速齿轮传动比小于等于4。
17.一种电梯，包括由如权利要求1所述的电机驱动的轿厢。
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