專利名稱：具有多部件的線圈元件的機器的制作方法
具有多部件的線圈元件的機器
現(xiàn)有技術將電能轉變?yōu)闄C械能或者相反的機器通常包括兩個彼此相對運動的部件，磁場在它們之間起作用。這些部件中的至少一個部件包括用于將電流轉變?yōu)榇艌龌蛘呦喾吹木€圈繞組。特別是在這樣的線圈繞組的區(qū)域中使用磁通元件，以引導和聚束磁場。由于制造技術上的原因這些磁通元件通常是多部件設計，其中，在相鄰的磁通元件之間的區(qū)域中保留空氣隙，所述空氣隙會損害磁場的傳導。本發(fā)明的任務是提供這樣一種電磁機，即在這樣一種電磁機中改進磁通元件的相鄰的元件之間的磁場的傳播。發(fā)明內容· 本發(fā)明通過具有權利要求I特征的電磁機解決了這一問題。從屬權利要求描述了一些有利的實施形式。電磁機具有兩個彼此可相對運動的部件，其中一個部件包括多個引導磁場用的元件。這些元件中的兩個元件通過切割磁場方向的空氣隙彼此分開。這些元件中的一個元件在空氣隙區(qū)域中具有沿磁場方向延伸的槽。這些元件可以是電動機定子的一部分，并且定子可支承線圈繞組。通過槽限制了元件的表面，在所述表面中由于邊緣磁場在空氣隙的區(qū)域中會感應渦流，這樣就限制了渦流。通過這一措施可使元件的加熱最小化，并且使電磁機的效率最大化。元件可以包括一些堆疊的板，并且將槽設置在堆垛的外置的板中。導致渦流損失的渦流主要出現(xiàn)在最外邊的板的區(qū)域中，這樣，可實現(xiàn)渦流損失的有效最小化，并且同時通過槽可避免在最上的和最下的板之間的區(qū)域中的材料損失。兩個元件中的每個元件都可以具有槽，其中，這些槽彼此對齊。在另一實施形式中兩個元件的槽沿著空氣隙彼此錯位。相應地兩個元件可以具有不同數(shù)量的槽。借助這些改型途徑可實現(xiàn)槽例如和幾何形狀條件，特別是和元件的寬度相適配。此外，通過兩個元件的槽的彼此協(xié)調可達到有效地抑制邊緣場，并且因此也抑制渦流。這些元件中的至少一個元件可被用于產(chǎn)生磁場的線圈環(huán)繞。電磁機可以具有定子或轉子，其包括多個用于引導磁場的元件，其中，這些線圈可分別纏繞到單個的元件上，或者是在這些元件組成到定子或者轉子之前將已纏繞好的線圈推裝到元件上。通過這一措施可特別有效地利用裝配的元件之間的中間腔室，規(guī)定將這些腔室用于容納線圈。這樣，可將中間腔室中的線圈的線匝的裝填密度最大化，從而能改進電磁機的生產(chǎn)能力和效率。所述機器特別可以是電動機或者發(fā)動機，其中，磁場在空氣隙中沿著電動機或者發(fā)機器的圓周方向延伸。通過這一措施本發(fā)明可在具有多個I形元件，且本身已公開的磁通元件上使用。代替地磁場可在空氣隙中沿著電動機或者發(fā)機器的徑向方向延伸。這樣，本發(fā)明也可用在另一已公開的，且具有多個T形段的磁通元件中，所述T形段被一個環(huán)包圍。在另一實施形式中，本發(fā)明可在具有多部件式的磁通元件的線性電動機中使用。


下面參考附圖對本發(fā)明進行更加詳細的說明。這些附圖是
圖I :具有定子的無電刷的電動機的第一實施形式；
圖2 :具有定子的無電刷的電動機的第二實施形式；
圖3 :圖I中的定子的I形設置的磁通元件的區(qū)域；
圖4 :圖2中的定子的T形設置的磁通元件的區(qū)域；
圖5 :圖3的具有磁通元件的區(qū)域，其中，所述磁通元件設置有槽； 圖6 :圖4的具有磁通元件的區(qū)域，其中，所述磁通元件設置有槽；
圖7A-E :圖5和圖6的磁通元件的彼此相鄰的磁通板的變型方案。
具體實施例方式 圖I示出具有第一實施形式中的定子110和轉子120的無電刷的電動機100。定子110包括多個基本為T形的磁通元件130，所述磁通元件是如此地圓形設置的，即它們包圍著轉子120。磁通元件130中的每個磁通元件都支承線圈140。在示出的示例性的實施形式中使用了三種不同類型的線圈140，這些線圈分別用實線、劃虛線或者點虛線表示。一種類型的線圈彼此電連接，因此，在本實例中產(chǎn)生的是三相機器。轉子120包括至少一個永久磁鐵(未示出)。為了使轉子120相對于定子110作旋轉運動，給線圈140提供交流電流。通過這些交流電流在線圈140中產(chǎn)生變化的磁場，這些磁場借助磁通元件130進行引導，并且彼此耦合。因此，在T形的磁通元件130的向內指向的段上形成通過交變電場引起的磁場的磁性的北極和南極。產(chǎn)生的磁性的北極和南極對轉子120的永久磁鐵的磁性的南極或者北極產(chǎn)生吸引或產(chǎn)生排斥作用，這樣轉子120在產(chǎn)生的磁場中定向。通過對線圈140的交變的電觸發(fā)由定子110產(chǎn)生的磁場繞電動機100的旋轉軸線105運動，并且由于磁性耦合轉子120也跟隨這種旋轉運動。通過對線圈140的相應觸發(fā)可得到轉子120的旋轉速度。類似地可將電動機100用于從轉子120相對于定子110的旋轉運動在線圈140中感生電流。在這種情況中電動機100是作為發(fā)機器工作的。轉子120和定子110的名稱可根據(jù)觀察人的角度是可互換的，并且不局限于所示的實施形式。在另一實施形式中也可將磁通元件130和線圈140安裝在電動機100的轉子120上。給單個的電磁通元件130裝上線圈140，其做法是單個地用線圈140纏繞每個元件130，或者是將事前已纏繞好的線圈140安裝到單個的磁通元件130的朝向旋轉軸線105的段上。只是在磁通元件130設置有線圈140以后才將磁通元件130組裝到定子110上。在相鄰的磁通元件130之間保留有空氣隙150，所述空氣隙會損害相鄰的磁通元件130之間的磁場的傳播。磁通元件130之間的空氣隙150徑向地朝電動機100的旋轉軸線105方向延伸。圖2示出具有第二實施形式中的定子110和圖I中的轉子120的無電刷的電動機100。磁通元件130沿著定子110的內圓周彼此連接。在外部磁通元件130被環(huán)形元件210包圍，例如通過將磁通元件130壓入到環(huán)形元件210中。磁通元件130和環(huán)形元件210之間的空氣隙150繞電動機100的旋轉軸線105沿圓周方向延伸。其它的與參考圖I的上述說明相同。
圖3示出圖I的定子110的I形設置的磁通元件130的一個區(qū)域。左邊的和右邊的磁通元件130分別與空氣隙150相鄰。為了便于理解將這個空氣隙放大示出。每個磁通元件130由一疊磁通板220構成。在磁通元件130之間傳播變化的磁通$。在空氣隙150的兩側的磁通元件130的邊緣區(qū)域中存在有變化的邊緣磁通中和0fa。邊緣磁通0fa主要是在磁通板220的延伸平面中延伸。變化的邊緣磁通Afa相對于磁通板220的進口角和出口角為90°。由變化的邊緣有磁通Afa引起的渦流ifa很小，因為在其中可形成渦流ifa的幾何區(qū)域受到磁通板220的厚度的限制。電動機100的磁通板220的厚度例如可為0. 5毫米。因此渦流ifa足夠的小，在本情況中可忽略不計。變化的邊緣磁通相對于磁通板220的進口角和出口角也為90°。通過變化的邊緣磁通Af6引起的渦流if6由于磁通板220的區(qū)域的尺寸一在此區(qū)域中渦流可展開一達到可觀的數(shù)值。這個區(qū)域受到磁通板220的寬度的限制，所述寬度在小型電動機100中可以是磁通板220的厚度的20倍之多。與之對應地通過變化的邊緣磁通^f6引起的渦流ife足夠地大，以致于引起在空氣隙150的區(qū)域中對磁通板220的加熱，并且損害電動機100 的效率。圖4示出圖2的定子110的T形設置的磁通元件130的一個區(qū)域。變化的磁通小從下面的磁通元件130越過空氣隙150傳播到上面的磁通元件130，并且向右和向左地分布到相同的部件中。如圖3—樣，這兩個磁通元件130分別設計為磁通板220疊。在圖4中在空氣隙150區(qū)域中也形成變化的邊緣磁通0f6和ctfa。變化的邊緣磁通<tfa相對于磁通板220的進口角和出口角為90°。如上面參考圖3時所說明的，通過變化的邊緣磁通cK只引起小的渦流ifa，因為由于磁通板220的厚度受到限制只有不多的空間供渦流ifa的展開使用。變化的邊緣磁通相對于磁通板220的入口角和出口角也為90°。通過變化的邊緣磁通Af6所引起的渦流if6有只由于磁通板220的寬度的限制的空間提供給它的展開使用，并且可達到相當可觀的數(shù)值。這些渦流ife會導致對空氣隙150區(qū)域中的磁通元件130的加熱，并且降低電動機100的效率。圖5示出具有磁通元件130的圖3的區(qū)域,所述磁通元件設置有槽510。這些槽510沿磁場0方向延伸，并且這些槽510在兩個磁通元件130中成對地對齊。通過槽510在空氣隙150的區(qū)域中磁通板220沿垂直方向被分成多個段。因此，通過變化的邊緣磁通0f6所引起的渦輪if6具有明顯被減小的空間用于擴展，這樣，所有渦流ife的總和明顯地被減小。其結果是降低了磁通元件130在空氣隙150區(qū)域中被加熱的趨勢，并且提高了電動機100的效率。這些槽510只是設置到最前面示出的磁通板220中。那些不是位于外邊，而是位于兩個磁通板220之間的磁通板220沒有槽510，因為在這些磁通板中不存在變化的邊緣磁通。在圖5中沒有示出在最后的磁通板220中的槽510，這些槽對應在最前面的磁通板220中示出的槽510地作用。圖6示出圖4的具有設置有槽510的磁通元件130的區(qū)域。按照如上面參考圖5所述的相應方式，在圖6中示出的實施形式與在圖4中示出的實施形式的區(qū)別在于，這些槽510是設置到上面的和下面的磁通元件130中的。
上磁通元件130中的兩個槽成對地與下磁通元件130中的槽510對齊。上磁通元件130中的另兩個槽510位于下磁通元件130的外邊緣區(qū)域的對面。也是在圖6中，這些槽510產(chǎn)生對在磁通元件130中的空間一在所述空間中通過變化的邊緣磁通4>f6引起的潤流if6展開一產(chǎn)生限制作用。其結果是渦流if6的總和小于圖4中的渦流if6的總和。如圖5所示，這些槽510分別只是在上面的和下面的磁通元件130的最上面的和看不見的最下面的磁通板220中延伸。圖7示出圖5和圖6的磁通元件130的彼此相鄰的磁通板的一些改型方案。如在圖7A至7D示出的，可將任意數(shù)量的槽510設置到磁通元件130中，或者設置到它們的外置的磁通板220中。在與空氣隙150相鄰的磁通元件130或者外置的磁通板220中的槽510可如同圖7A和圖7B所示地彼此成對地對齊，或者如同圖7C和圖7D所示地彼此錯位設置。 在兩個磁通元件130或者磁通板220中的槽510的數(shù)量可以如圖7A和7B所示地相同，或者如圖7C和圖7D所示地不相同。圖7E不出本發(fā)明的一種改型方案,在所述的改型方案中，用實線不出的槽510設置到兩個疊堆的磁通板220的上面的磁通板中。這些槽510相對于空氣隙150相互對置，如圖7A所示。用劃虛線示出的槽510設置在位于上面的磁通板220下面的下磁通板220中，其中，這些槽510如圖7B所示地設置。在另一些實施形式中這些槽也可如圖7C和圖7D所示出地設置在另一些相對位置中。
權利要求
1.具有兩個可彼此相對運動的部件(110、120)的電磁機(100)，其中一個部件(110)包括多個用于引導磁場(Φ )的元件(130)，其中，這些元件(130)中的兩個元件通過與磁場(Φ )的方向相交的空氣隙(150)彼此分開，其特征在于，兩個元件(130)中的一個元件在空氣隙(150)的區(qū)域中具有沿磁場(Φ )方向延伸的槽(510)。
2.按照權利要求I所述的電磁機(100)，其特征在于，元件(130)包括堆疊的板(220)，并且將槽(510)設置到堆的外置的板(220)中。
3.按照權利要求I或2所述的電磁機(100)，其特征在于，所述兩個元件(130)中的每個元件都具有槽(510 )，其中，這些槽(510)彼此對齊。
4.按照前述權利要求中的任一項所述的電磁機(100)，其特征在于，所述兩個元件(130)分別具有槽(510)，所述槽沿著空氣隙(150)彼此錯位。
5.按照權利要求4所述的電磁機(100)，其特征在于，所述兩個元件(130)的相對于空氣隙(150)對置的板(220)具有不同數(shù)量的槽(510)。
6.按照權利要求2到5中的任一項所述的電磁機(100)，其特征在于，這些元件(130)中的一個元件的不同的板(220)分別具有槽(510)，其中，元件(130)的槽(510)彼此錯位。
7.按照前述權利要求中的任一項所述的電磁機(100)，其特征在于，這些元件中的至少一個元件(130)被線圈(140)環(huán)繞，以產(chǎn)生磁場(Φ )。
8.按照前述權利要求中的任一項所述的電磁機(100)，其中，電磁機(100)是電動機或者發(fā)機器，其特征在于，磁場(Φ)在空氣隙(150)中沿著電動機或者發(fā)機器的徑向方向延伸。
9.按照權利要求I至7中的任一項所述的電磁機(100)，其中，驅動裝置是電動機或者發(fā)機器，其特征在于，磁場(Φ)在空氣隙(150)中沿電動機或者發(fā)機器的圓周方向延伸。
10.按照權利要求I至7中的任一項所述的電磁機(100)，其中，電磁機(100)是直線電動機。
全文摘要
電磁機具有兩個彼此相對運動的部件，其中一個部件包括多個用于引導磁場的元件，其中，這些元件中的兩個元件通過切割磁場方向的空氣隙彼此分開。兩個元件中的一個元件在空氣隙的區(qū)域中具有沿磁場方向延伸的槽。
文檔編號H02K1/08GK102714433SQ201180007290
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2010年1月27日
發(fā)明者S.A.埃文斯 申請人:羅伯特·博世有限公司