同步电机制造技术

一种同步电机，包括带有定子线圈的定子以及带有转子极和永磁体的转子，其中每个转子极的面对定子的端侧具有叠加于基本轮廓的径向的波动。

Synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
同步电机
本专利技术涉及一种按权利要求1前序部分所述的同步电机，其具有带有定子线圈的定子以及带有分布在圆周上的转子极和永磁体的转子。
技术介绍
在DE102007029157A1中描述了一种同步电机，其定子构造有十二个定子齿并且其转子构造有十个转子极。所述转子极相互间通过气隙分开并且构造成正弦极，其中转子和定子之间的气隙在相邻的转子极之间径向扩张，由此产生了正弦状的气隙感应。在十二个定子齿和具有正弦状构造的转子极的十个转子极的组合中实现了以下优点，即降低了在不通电的定子绕组中产生的齿槽转矩。也降低了会导致输出的转矩显著波动的高次谐波转矩。
技术实现思路
按本专利技术的同步电机具有带有多个定子线圈的定子以及转子，所述定子线圈缠绕在定子齿上，所述转子具有分布在圆周上的转子极以及永磁体。所述同步电机涉及电子整流的电机。该同步电机可以构造成带有位于外部的定子和位于内部的转子的内转子，或者构造成带有位于内部的定子和位于外部的转子的外转子。在定子和转子极的端侧之间存在环状间隙，其径向厚度在圆周上是变化的。为每个转子极的端侧上的基本轮廓叠加径向的波动，由此赋予转子极的端侧不平坦的与基本轮廓具有径向偏差的外轮廓。这有助于降低无载荷的齿槽转矩以及在载荷下出现的高次谐波转矩，并且同时实现了感应电压的正弦状的曲线。考虑转子极的端侧上的不同的基本轮廓。根据一种有利的实施方式，所述转子极分别是圆弓形的，其中在相邻的转子极之间可以存在径向扩张的气隙。此外也可以的是，所述转子极共同形成圆形封闭的环绕的基本轮廓。在替代的实施方式中也可以将所述转子极构造成正弦极，并且每个转子极具有球状的基本轮廓，其在转子极中间的径向延伸尺度是最大的，其中该径向延伸尺度朝着转子极的两个侧面下降。在每种情况下，也就是无论在圆弓形的或者圆形的基本轮廓中、还是在非圆弓形的或者非圆形的基本轮廓中，都为该基本轮廓叠加径向的波动，其中沿着圆周方向看，所述波动全都占据每个转子极的至少一个波或者振荡。例如可以通过多项式组确定转子极的面对定子的端侧上的径向波动，该多项式组在每个转子极上分段地由第n级多项式组成。以以下方式实现这一点，即转子极的径向延伸尺度围绕中间值-转子极的端侧上的基本轮廓-波动。所述实施方式具有以下优点，即由于转子极的径向的端侧构造成多项式组（样条曲线（spline）），不仅明显降低了齿槽转矩，而且也明显降低了高次谐波转矩。这尤其适用于具有十二个定子线圈或者定子齿以及八个转子极的同步电机的实施方式中。根据一种有利的实施方式，每个转子极上的多项式组分段地由最高三阶的多项式组成。由此涉及三次多项式，其中必要时也考虑二次多项式或者线性的多项式。可以在每个转子极上仅仅设置同阶多项式，或者在替代的实施方式中设置多个不同阶多项式。通过以下方式形成所述多项式，即具有更大或更小半径的单个点作为转子极的端侧上的基本轮廓形成，并且这些点通过多项式进行联系，该多项式优选最高三阶。所述转子极的径向延伸尺度围绕中间值或者名义值的波动宽度比较小，其例如最大为转子极的名义值半径的5%。这种比较小的波动宽度对齿槽转矩的降低产生积极作用。根据另一有利的实施方式，在每个转子极上围绕基本轮廓构造波动的多个径向最小值和最大值，例如每个转子极在面对定子的端侧上至少四个最小值和至少四个最大值。这种较高数量的最小值和最大值也确保了齿槽转矩的降低。根据又一个其它有利的实施方式，多个最小值和多个最大值分别具有不同的径向延伸尺度。由此，在转子极的端侧上-以及必要时也在相邻的转子极之间-产生不规则的径向曲线，其反作用于齿槽转矩的形成。根据又一个其它有利的实施方式，转子极上的波动在面对定子的端侧上沿着圆周方向通过依次的最小值和最大值构造成波状的，其中多项式组的波沿着圆周方向具有变换的波长。由此，在每个转子极上也沿圆周方向存在不规则的波曲线。根据又一个其它有利的实施方式，转子极的端侧上围绕基本轮廓的波动相对于转子极的中间二等分线镜像对称地进行构造。在八个转子极的情况下，每个转子极延伸通过45°的角度段，其中所述中间二等分线将每个转子极分成两个分别具有22.5°的半部。所述中间二等分线必要时可以同时在转子极的端侧上形成用于多项式组的镜像对称轴线。在一种替代的实施方式中，也可以在转子极上构造围绕基本轮廓的这种波动，该波动没有相对于转子极的中间二等分线镜像对称地构造，例如以以下方式进行构造，即围绕基本轮廓的波动在转子极的整个端侧上-沿着圆周方向看-是变化的。根据另一有利的实施方式，在所有转子极上围绕基本轮廓的波动构造成相同的。从转子极到转子极，围绕基本轮廓的波动相应地重复。然而在替代的实施方式中，也可以在不同的转子极上设置围绕基本轮廓的不同的波动。根据又一个其它有利的实施方式，转子中的永磁体具有沿径向的北-南极定向。在此，相邻的永磁体具有相反的极性。在该实施方式中，永磁体有利地布置在各一个转子极中。根据另一有利的实施方式，转子中的永磁体具有沿圆周方向的北-南极定向。相邻的永磁体极性相反地定向。在此，所述永磁体有利地处于两个相邻的转子极之间的过渡中。根据另一有利的实施方式，所述永磁体完全嵌入转子的材料中，其涉及转子中埋入的磁体。附图说明其它优点以及有利的实施方式可以从其它权利要求、附图说明以及附图中获知。附图示出：图1是同步电机点的横截面图，其具有十二个定子齿以及八个转子极，其中转子具有圆形的基本轮廓，为该基本轮廓叠加径向波动，其中每个转子极具有各一个永磁体，其具有径向的北-南极定向，图2是图1中的转子的细节图，图3是图1或者图2中的转子极的端侧的放大的视图，图4是类似于图1中的同步电机的实施变型方案，而在转子中具有永磁体，该永磁体具有沿着圆周方向的北-南极定向，图5是图4中的同步电机的转子，图6是同步电机的另一种实施变型方案，其中在每个转子极上球形地构造所述转子的位于径向外部的基本轮廓，具有叠加的波动，图7是没有载荷的同步电机中的齿槽转矩曲线，具有按现有技术以及按本专利技术的曲线图，图8是在载荷下的高次谐波转矩的曲线，具有现有技术中的以及按本专利技术的曲线图。在附图中，相同的部件设有相同的附图标记。具体实施方式在图1到3中示出了同步电机1的第一实施例，其构造成内转子并且具有位于外部的定子2以及位于内部的在定子2中旋转的转子3。总共十二个定子齿4在圆周上均匀分布地布置在定子2的内侧上，所述定子齿沿径向向内延伸，其中定子齿4的径向指向内的齿头与气隙或者环状间隙相邻，该气隙或者环状间隙将转子3与定子2隔开。定子绕组5围绕所述定子齿4进行缠绕。同步电机构造成电子整流的电机。转子3在圆周上分布地具有总共八个转子极6，其分别构造成圆弓形的并且在相同的角度段上延伸。转子极6直接相互相邻。在每个转子极6中布置了一个永磁体7，其中该永磁体7对称地位于每个转子极6中。所述永磁体7具有径向的北-南极定向，其中直接相邻的永磁体7具有相反的极性。所述永磁体7与转子和定子之间的气隙或者环状间隙相邻并且完全嵌入转子3中，并且由此构造成埋入的磁体。转子3具有圆形的外轮廓，为该外轮廓叠加更高频率的波结构形式的更小的径向波动。如尤其从按图3的放大的视图中获知的那样，所述转子3的外侧-以及由此每个转子极6的面对定子的端侧也-设有带有波动8的不平坦的曲线，该波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同步电机，具有在定子齿（4）上带有定子线圈的定子（2）以及带有永磁体（7）的转子（3），其构成了分布到转子（3）的圆周上的转子极（6），其中所述定子（2）和转子极（6）之间的环状间隙在圆周上具有变化的径向厚度，其特征在于，每个转子极（6）的面对定子（2）的端侧具有叠加于端侧的基本轮廓（9）的径向波动（8）。

【技术特征摘要】
2017.12.22 DE 102017223650.71.同步电机，具有在定子齿（4）上带有定子线圈的定子（2）以及带有永磁体（7）的转子（3），其构成了分布到转子（3）的圆周上的转子极（6），其中所述定子（2）和转子极（6）之间的环状间隙在圆周上具有变化的径向厚度，其特征在于，每个转子极（6）的面对定子（2）的端侧具有叠加于端侧的基本轮廓（9）的径向波动（8）。2.按权利要求1所述的同步电机，其特征在于，所述转子极（6）的端侧具有圆弓形的基本轮廓（9）。3.按权利要求1所述的同步电机，其特征在于，所述转子极（6）构造成正弦极并且具有球状的基本轮廓（9），其在转子极（6）的中间的径向延伸尺度是最大的，其中径向延伸尺度朝着转子极（6）的侧面的变小。4.按权利要求1到3中任一项所述的同步电机，其特征在于，围绕转子极（6）的基本轮廓（9）的波动宽度最大为名义值半径的5%。5.按权利要求1到4中任一项所述的同步电机，其特征在于，转子极（6）的面对定子（2）的端侧沿圆周方向构造成多项式组，其在每个转子极（6）上分段地由n阶多项式组成，如此使得所述转子极（6）的径向延伸尺度围绕转子极（6）的端侧的基本轮廓（9）波动。6.按权利要求5所述的同步电机，其特征在于，每个转子极（6）上的多项式组分段地由最高三阶的多项式组成。7.按权利要求1到6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：K古特曼，AY拉朱，C库巴拉，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE