專利名稱：無(wú)電刷的同步馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁體勵(lì)磁式無(wú)電刷的同步馬達(dá)，其具有定子，該定子包括一定數(shù)目的設(shè)有三相定子繞組的定子齒；以及具備一定數(shù)目(η)個(gè)的嵌入式永磁體的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
這種類型的同步馬達(dá)，特別是電子換向的多極三相交流馬達(dá)具有定子以及經(jīng)常也被稱為電樞或轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)子。定子一般包括定子疊片，該定子疊片由大量的單個(gè)片材組裝而成，并且具有定子齒連同設(shè)在這些定子齒之間的定子槽。將定子繞組(繞組線的線匝) 裝入定子槽內(nèi)。徑向分布的定子齒在周向側(cè)的磁軛內(nèi)匯集，并且在朝向定子與轉(zhuǎn)子之間氣隙的槽入口側(cè)的齒端部上具有在兩側(cè)沿周向指向的凸舌(極凸舌)。由此，呈輪輻狀向內(nèi)朝轉(zhuǎn)子方向指向的定子齒在與磁軛相對(duì)置的自由端上構(gòu)成通常非常緊密地彼此挨著的扇形極靴，這些極靴將磁性的激勵(lì)磁場(chǎng)相應(yīng)呈扇形地分布分配到轉(zhuǎn)子上。一般三相繞組系統(tǒng)通常由銅制成的相繞組(定子繞組)依據(jù)預(yù)先確定的繞組排布、以一定的匝數(shù)繞定子齒引導(dǎo)。在馬達(dá)的運(yùn)行中，這些相繞組或定子繞組由電流通流。由此產(chǎn)生的磁性的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在與轉(zhuǎn)子的激勵(lì)磁場(chǎng)的相互作用下，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。由ΕΡ1746707Α1公開(kāi)了一種永磁體勵(lì)磁式無(wú)電刷的同步馬達(dá)，該同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子外部型廓以如下方式成型，即，使得感生到單齒-定子繞組中的電動(dòng)勢(shì)(EMK)(其也稱為反電動(dòng)勢(shì)(back-EMF))呈梯形地分布。特別是對(duì)于基于對(duì)馬達(dá)供給直流電壓的逆變器的同樣呈條狀的輸出電流的條狀端電壓的情況而言，在與梯形電動(dòng)勢(shì)的結(jié)合下，馬達(dá)功率與具有正弦形電動(dòng)勢(shì)的馬達(dá)相比提高了 12%以上，這正如在轉(zhuǎn)子外部型廓的由DE102007038094A1所公開(kāi)的對(duì)稱彎拱結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的那樣。但這種功率提升迄今為止僅在具有相應(yīng)八個(gè)嵌入轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的8極馬達(dá)中才能實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，即便在更多極的無(wú)電刷同步馬達(dá)中仍實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功率提升。依據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征得以解決。具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)造方案和改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。為此，定子的朝向轉(zhuǎn)子的內(nèi)部型廓具有彎拱結(jié)構(gòu)，該彎拱結(jié)構(gòu)帶有處于定子齒的齒端部上的彎拱凹部。兩個(gè)相鄰的永磁體之間的角度對(duì)于數(shù)目η > 8個(gè)永磁體的情況而言， 為360° /η，而兩個(gè)相鄰的定子齒之間的角度則為360° /η+2。雖然EP087294;3B1 (DE 69834685Τ2)公開(kāi)了如下的電機(jī)，其具有具備十二個(gè)定子齒的繞組定子以及具備十個(gè)永磁體的轉(zhuǎn)子。但該轉(zhuǎn)子與定子同樣具有傳統(tǒng)為圓形、無(wú)彎拱的型廓。在依據(jù)本發(fā)明的伺服馬達(dá)的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，定子的朝向轉(zhuǎn)子的內(nèi)部型廓具有優(yōu)選不對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)，還有轉(zhuǎn)子在其朝向氣隙的外部型廓上也具有彎拱結(jié)構(gòu)，但該彎拱結(jié)構(gòu)適用為對(duì)稱的。在此情況下，定子彎拱結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性是關(guān)于定子齒的徑向?qū)ΨQ軸線而言的，而轉(zhuǎn)子的對(duì)稱性則是關(guān)于永磁體的徑向?qū)ΨQ軸線而言的。定子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)優(yōu)選以如下方式構(gòu)成，即使轉(zhuǎn)子與朝向該轉(zhuǎn)子的定子齒之間的氣隙當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)定子齒時(shí)，周期性地在最大與最小之間變化。為此，定子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)每個(gè)定子齒的齒端部上的各一個(gè)彎拱凹部來(lái)形成，在這種情況下，彎拱凹部關(guān)于定子齒徑向?qū)ΨQ軸線僅設(shè)置在定子齒的一側(cè)上。根據(jù)認(rèn)識(shí)，可以實(shí)現(xiàn)特別強(qiáng)有力的轉(zhuǎn)矩的是，兩個(gè)相鄰定子齒的彎拱凹部彼此相向。于是，在另一側(cè)上，定子齒以同樣不具有彎拱凹部的那側(cè)朝向相應(yīng)的定子齒。由此，形成了定子朝向氣隙的內(nèi)部型廓優(yōu)選不對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)。在適當(dāng)?shù)臉?gòu)造方案中，轉(zhuǎn)子在其朝向氣隙的外部型廓上適當(dāng)對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)在每個(gè)永磁體的中部區(qū)域內(nèi)，也就是在其徑向?qū)ΨQ軸線的區(qū)域內(nèi)達(dá)到最大。在兩個(gè)相鄰的永磁體之間，轉(zhuǎn)子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)分別達(dá)到最小。在這種結(jié)構(gòu)中，適當(dāng)?shù)氖牵D(zhuǎn)子與朝向該轉(zhuǎn)子的定子齒之間的氣隙當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)的最大處與定子側(cè)的在定子齒的彎拱凹部以外的彎拱結(jié)構(gòu)相對(duì)置時(shí)達(dá)到最小。如果轉(zhuǎn)子側(cè)彎拱結(jié)構(gòu)的最小處與定子側(cè)彎拱結(jié)構(gòu)的彎拱凹部相對(duì)置的話，那么在該部位上氣隙最大。在永久勵(lì)磁的無(wú)電刷同步馬達(dá)的適當(dāng)構(gòu)造方案中，嵌入式永磁體的數(shù)目為十(η =10)，而定子齒的數(shù)目則為十二(m = n+2= 12)。因此，適用的是，相鄰永磁體之間的角度分別為36°，而相鄰定子齒之間的角度則僅為30°。在無(wú)電刷馬達(dá)的改進(jìn)方案中，定子繞組具有各具備至少四個(gè)線圈的三個(gè)繞組支路 (Wicklimgsstrang)，其中，作為線圈對(duì)的各兩個(gè)線圈由兩個(gè)相鄰的定子齒承載。同一繞組支路的兩個(gè)線圈對(duì)適當(dāng)?shù)乇舜嗽谥睆缴舷鄬?duì)置地布置在定子圓周上，也就是說(shuō)，纏繞到在那里所設(shè)置的、分別相鄰的定子齒上。在同一線圈對(duì)的相鄰線圈之間和/或相鄰線圈對(duì)的彼此挨著布置的線圈之間，可以將線圈隔離件置入到相應(yīng)的定子槽內(nèi)。于是，另外的那兩個(gè)線圈又安置在兩個(gè)相鄰的而且在直徑上相對(duì)置的定子齒上。 通過(guò)三個(gè)繞組支路同樣由各兩個(gè)處于分別相鄰定子齒上的線圈對(duì)來(lái)形成，則在定子的周向上，獲得了在半個(gè)圓周上每個(gè)繞組支路的線圈對(duì)彼此跟隨的線圈樣式或繞組樣式，而于是在剩下半個(gè)圓周內(nèi)接著的是相同的線圈對(duì)樣式。為此，各繞組支路的兩個(gè)線圈連貫地、也就是無(wú)需附加的連接件或連接元件地纏繞成線圈對(duì)。如果線圈對(duì)在這種情況下設(shè)有僅兩個(gè)繞組端部(線圈對(duì)端部)的話，那么三相定子繞組的每個(gè)繞組支路的兩個(gè)布置在相鄰定子齒上的線圈總共僅具有兩個(gè)有待連接的繞組端部。由此，所需連接元件的數(shù)目得到減少，并且定子的纏繞方案得到簡(jiǎn)化。因此，具有總計(jì)六個(gè)線圈對(duì)的三相定子繞組與具有十二個(gè)單線圈的三相定子繞組相對(duì)照地僅具有六個(gè)繞組端部。然后，這些繞組端部能以比較小的花費(fèi)呈星形或三角形地相互接線。


下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡釋。其中圖1示意示出依據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)馬達(dá)的俯視圖，該電動(dòng)馬達(dá)具有在外圓周上經(jīng)結(jié)構(gòu)化的轉(zhuǎn)子以及在內(nèi)圓周上同樣經(jīng)結(jié)構(gòu)化的定子；圖2以放大比例示出圖1中的截取部II，其具有兩個(gè)在形成最小氣隙的情況下與轉(zhuǎn)子相對(duì)置的定子齒；以及圖3以根據(jù)圖1的視圖示出馬達(dá)，其具有具備各相繞組的對(duì)置線圈對(duì)的三相定子繞組。彼此相應(yīng)的部件在兩個(gè)附圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖1示意示出無(wú)電刷電動(dòng)馬達(dá)或同步馬達(dá)1，這種馬達(dá)在汽車上例如作為用于對(duì)半自動(dòng)變速器等提供支持的伺服馬達(dá)。同步馬達(dá)1包括定子2，該定子2同軸包圍安置在馬達(dá)軸或轉(zhuǎn)子軸3上的轉(zhuǎn)子4。 轉(zhuǎn)子4由疊片構(gòu)成，并在外圓周上具有數(shù)目為十(η= 10)的永磁體5。在轉(zhuǎn)子4的內(nèi)部，疊片的彼此疊置的單片具有一定數(shù)目的兜槽6，用于容納永磁體5。同樣可以由具有彼此相疊的單片的疊片構(gòu)成的定子2具有在圓周側(cè)上的磁軛7以及偶數(shù)個(gè)定子齒8，連帶有處于定子齒8之間的定子槽9。每個(gè)第二定子齒8承載一個(gè)定子繞組10 (圖3)。由此，在轉(zhuǎn)子側(cè)配有十個(gè)永磁體5的馬達(dá)1是具有十二個(gè)(m = n+2 = 12)定子齒 8和十二個(gè)定子槽9的優(yōu)選為十極的電動(dòng)馬達(dá)1。馬達(dá)1例如也可以實(shí)施有十二個(gè)(n = 12)永磁體(也就是12極的)和十四個(gè)(m = 14)定子齒8。具有n= 10個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)的永磁體5以及在定子側(cè)具有m= 12定子齒8的優(yōu)選為永磁體勵(lì)磁式的無(wú)電刷同步馬達(dá)1在轉(zhuǎn)子側(cè)在相鄰的永磁體5之間具有的角度為α = 360° /n =36°，以及在定子側(cè)在兩個(gè)相鄰的定子齒8之間具有的角度為β = 360° /n+2 = 30°。 在這種情況下，各角度α、β在永磁體5的徑向?qū)ΨQ軸線S( α)之間測(cè)得或在定子齒8所示的徑向?qū)ΨQ軸線S( β)之間測(cè)得。正如從圖2比較清楚看出的那樣，轉(zhuǎn)子4在其朝向定子2與轉(zhuǎn)子4之間的氣隙11 的外部型廓12上構(gòu)造有如下的彎拱結(jié)構(gòu)，其在圓周側(cè)周期性交替出現(xiàn)最大處Lmax和最小處 Lfflin0最大處Lmax由指向氣隙11及定子2定子齒8的拱出部來(lái)形成。彎拱結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子側(cè)的最大處Lmax在區(qū)域A內(nèi)對(duì)稱地延伸，該區(qū)域A大致為恒磁體或永磁體5切向伸展的一半。每個(gè)定子齒8在其也朝向氣隙11的內(nèi)部型廓13上具有彎拱凹部14。在齒端部上，也就是在各定子齒8的極靴區(qū)域內(nèi)，彎拱結(jié)構(gòu)的連至彎拱凹部14上的結(jié)構(gòu)區(qū)域一致呈圓形地構(gòu)造，并且以其在周向上延伸的切向伸展來(lái)覆蓋彎拱結(jié)構(gòu)的區(qū)域Α。如果轉(zhuǎn)子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)的區(qū)域A與定子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)的區(qū)域A相對(duì)置的話，那么徑向氣隙11最小。在轉(zhuǎn)子4相對(duì)于定子2的這個(gè)姿態(tài)下，當(dāng)轉(zhuǎn)子4的彎拱結(jié)構(gòu)的最小處Lmin與相鄰定子齒8的兩個(gè)彼此相向的彎拱凹部14相對(duì)置，氣隙11最大，也就是氣隙11在相鄰的定子齒8的這兩個(gè)彎拱凹部14的區(qū)域內(nèi)的徑向伸展或?qū)挾茸畲?。因此，氣?1的徑向伸展當(dāng)轉(zhuǎn)子4與定子2之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，周期性地在最大值與最小值之間變化，其中，當(dāng)定子齒8的及轉(zhuǎn)子外部型廓12最大處Lmax的那兩個(gè)區(qū)域A相對(duì)置時(shí)，是最大值，并且當(dāng)定子側(cè)彎拱結(jié)構(gòu)的彎拱凹部14與轉(zhuǎn)子側(cè)彎拱結(jié)構(gòu)的最小處Lmin相對(duì)置時(shí)，是最小值。定子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)特別是在與轉(zhuǎn)子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)結(jié)合下，在這種十極的同步馬達(dá) 1中，又可以提供梯形的電動(dòng)勢(shì)并且由此也提供了與具有十二個(gè)定子齒或者說(shuō)十二個(gè)定子槽的傳統(tǒng)10極的同步馬達(dá)相比的功率提升。與正弦形的電動(dòng)勢(shì)相對(duì)比地，轉(zhuǎn)矩進(jìn)而還有功率可以提升6%以上。定子側(cè)的不對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)特別是在與轉(zhuǎn)子側(cè)對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)結(jié)合下，特別適用于圖3所示的三相定子繞組10，三相定子繞組10具有對(duì)于每個(gè)相位U、ν、w各兩個(gè)線圈對(duì) IOaUOb或10c，這些線圈對(duì)10a、10b或IOc以所示的樣式纏繞到定子2的定子齒8上。在這種情況下，每個(gè)相位U、ν及w的每個(gè)線圈對(duì)10a、10b、IOc纏繞到相鄰的定子齒8上。在此，同一相位U、ν及w的兩個(gè)線圈對(duì)10a、10b、IOc布置在直徑上相對(duì)置的定子齒8上。附圖標(biāo)記列表1同步馬達(dá)/電動(dòng)馬達(dá)2 定子3轉(zhuǎn)子軸/馬達(dá)軸4 轉(zhuǎn)子5永磁體6 兜槽7 磁軛8定子齒9定子槽10定子繞組IOa相u的線圈對(duì)IOb相ν的線圈對(duì)IOc相w的線圈對(duì)11 氣隙12外部型廓13內(nèi)部型廓14彎拱凹部α、β 角度Lfflax彎拱最大處Lmin彎拱最小處S(a)對(duì)稱軸線S(i3)對(duì)稱軸線
權(quán)利要求
1.無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，所述同步馬達(dá)(1)具有轉(zhuǎn)子G)，所述轉(zhuǎn)子(4)具有一定數(shù)目η個(gè)嵌入的永磁體( 并且在形成氣隙(11)的情況下能相對(duì)于定子( 轉(zhuǎn)動(dòng)，所述定子 (2)包括一定數(shù)目的設(shè)有三相定子繞組(10)的定子齒(8)，-其中，兩個(gè)相鄰的永磁體(5)之間的角度(α)為360° /η，且η>8，-其中，兩個(gè)相鄰的定子齒(8)之間的角度(β)為360° /η+2，以及-其中，所述定子(2)的朝向所述轉(zhuǎn)子(4)的內(nèi)部型廓(13)具有彎拱結(jié)構(gòu)，所述彎拱結(jié)構(gòu)具有在端側(cè)設(shè)置在所述定子齒(8)上的彎拱凹部(14)。
2.按權(quán)利要求1所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子(4)與朝向所述轉(zhuǎn)子(4)的定子齒(8)之間的氣隙(11)在所述轉(zhuǎn)子(4)經(jīng)過(guò)所述定子齒(8)時(shí)，周期性地在最大值與最小值之間變化。
3.按權(quán)利要求1或2所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，相鄰的定子齒(8)的彎拱凹部(14)彼此相向。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(4)的朝向所述定子O)的外部型廓(1 具有指向所述定子齒(8)的周期性彎拱結(jié)構(gòu)。
5.按權(quán)利要求6所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，轉(zhuǎn)子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)在每個(gè)永磁體(5)的中部區(qū)域內(nèi)達(dá)到最大(Lmax)以及在兩個(gè)相鄰的永磁體( 之間達(dá)到最小 (Lmin) ο
6.按權(quán)利要求5所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子側(cè)的彎拱結(jié)構(gòu)的最大處(Lmax)與定子側(cè)的在所述定子齒(8)的彎拱凹部(14)以外的彎拱結(jié)構(gòu)相對(duì)置時(shí)， 所述轉(zhuǎn)子⑷與朝向所述轉(zhuǎn)子⑷的定子齒⑶之間的氣隙(11)達(dá)到最小值。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，所述定子O)的內(nèi)部型廓(13)具有不對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)，并且所述轉(zhuǎn)子(4)的朝向所述定子O)的外部型廓 (12)具有對(duì)稱的彎拱結(jié)構(gòu)。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，嵌入式永磁體 (5)的數(shù)目為η = 10，并且所述定子齒⑶的數(shù)目為m = η+2 = 12，其中，相鄰的永磁體(5) 之間的角度(α)為α = 36°，并且相鄰的定子齒⑶之間的角度(β)為β = 30°。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，所述定子繞組 (10)具有各具備至少四個(gè)線圈(10a、10b、10C)的三個(gè)繞組支路，其中，每個(gè)繞組支路的所述四個(gè)線圈(10a、10b、10C)中的各兩個(gè)由兩個(gè)相鄰的定子齒⑶承載。
10.按權(quán)利要求9所述的無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其特征在于，所述各兩個(gè)線圈(10a、 10b、10c)與此繞組支路的另外兩個(gè)線圈(10a、10b、10c)相對(duì)置地布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)電刷的同步馬達(dá)(1)，其具有轉(zhuǎn)子(4)，所述轉(zhuǎn)子(4)具有一定數(shù)目n個(gè)嵌入式永磁體(5)，并且在形成氣隙(11)的情況下可以相對(duì)于定子(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述定子(2)包括一定數(shù)目的設(shè)有三相定子繞組(10)的定子齒(8)，其中，兩個(gè)相鄰的永磁體(5)之間的角度(α)為360°/n，且n＞8，其中，兩個(gè)相鄰的定子齒(8)之間的角度(β)為360°/n+2，以及其中，定子(2)的朝向轉(zhuǎn)子(4)的內(nèi)部型廓(13)具有彎拱結(jié)構(gòu)，所述彎拱結(jié)構(gòu)具有在端側(cè)設(shè)置在定子齒(8)上的彎拱凹部(14)。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102577028SQ201080044611
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者亞切克·尤納克, 格熱戈日·翁巴赫 申請(qǐng)人:博澤沃爾茲堡汽車零部件有限公司