在设计具有槽数ｑ＝１／２的三相ＰＮ－同步电机时的设计自由度在很小的转矩波动的情况下趋于增长。因此，提出了一种相应的同步电机，在该同步电机中，转子的永磁体的极隙和斜面是这样确定尺寸的，即由各自的定子场和转子场的第５和第７谐波所引起的振动转矩相互减小。特别地，斜面可以根据极隙这样地选择，即各个振动转矩绝大部分地抵消。由此得出了最小的转矩波动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种7:joF兹体励/磁的同步电才几，该同步电初J殳计用于 三相运4亍。该同步电才几具有定子，在该定子中每个齿部由线圏绕 组围绕，且该定子具有槽数q=l/2;以及转子，在该转子上设置了 永磁体，该永磁体具有沿圆周方向的4及隙和相关于轴向方向的斜面。
技术介绍
具有定子(该定子具有围绕每个齿部的线圏绕组且该定子具有 槽数q=l/2)的三相的PM-同步电机(永》兹体励磁的)具有转矩波 动，该转矩波动特别由定子场和转子场的第5和第7i皆波引起。在 此，槽数相当于定子槽数N1的数量除以极2p的数量的三倍，也就 是说q=Nl/ ( 3 x 2p )。当转子场的第5谐波与定子场的第5谐波耦 合且同时这两个场具有不同于转子转凄t的另一个转凄t时，则也例如 产生转矩波动。由于较简单的制造技术，在磁极之间的大的极隙是有意义的。 然而当才及隙处于20%至42.9%的极3巨t p之间时，谐波以及进而由此 引起的振动转矩因此也特别大的。所以，迄今为止几乎没有具有在 该范围中的极隙的机器是利用槽数q=l/2制造的。关于转矩波动，迄今为止通常采用下述措施来减少或消除转子的第5和第7谐波。这例如通过利用》兹体和/或磁体的倾杀+或分段来 对转子进行有目的的极覆盖来实现。由出版物WO 2004/109894 A1 7>开了 一种这才竽类型的永》兹体励 /磁的同步电才几。通过一半的槽距0.5 x Tn的杀牛面或通过3/5 x Tn的 斜面而实现转子场的第5谐波的完全的消除。在此，Tn称为槽距。 在3/7 x丁n的斜面的情况下，消除了转子场的第7谐波。槽距Tn 的这种60%的斜面与85%的极覆盖的组合不<又导致第5而且也导致 第7谐波的完全衰减或消除。3/7 x Tn的斜面与约80%的极覆盖的 组合也不4又导致第5而且也导致第7谐波的完全衰减或消除。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，在小的总转矩波动的情况下对具有 槽数q4/2的三相的PM-同步电机的制造技术加以简4匕和因此也扩 大用于这种机器的设计自由度。根据本专利技术，该目的通过根据权利要求1的永石兹体励磁的同步 电才/L来实J见，该同步电枳/没计用于三相运4亍，该同步电才几具有定 子，在该定子中每个齿部由线圏绕组围绕，且该定子具有槽数 q=l/2;以及转子，在该转子上设置了7JC磁体，该永磁体具有沿圓周 方向的才及隙和相关于轴向方向的斜面，其中才及隙和杀+面是这才羊确定 尺寸的，即由各自的定子场和转子场的第5和第7谐波所引起的振 动转矩相互减小。斜面在轴向投影中相关于40%至57.2%的极距在 圓周方向上具有一斜面角度。为了随后尽可能地抵消第5和第7谐 波引起的振动转矩，相关于极距的极隙应处于20%至42.9%的范围 中。根据一个特別优选的实施例，取决于极隙/极距的比例plbpt的 杀牛面角度/才及3巨的比侈J schdpt适用于以下7^式SChdpt= - 0.75 x pldpt + 72.2%。 一旦斜面角度和极隙满足该函数，就可期待才展动转矩的几 乎完全的补偿。然而取决于极隙/极距的比例pldpt的斜面角度/才及距的比例 schdpt也可处于-0.75 x pldpt + 72.2%和-0.75 x pldpt + 72.2%画10%之间的范围中。由此限定了一公差带，在该7>差带中第5和第7谐波 的振动转矩绝大部分得到补偿，从而总是可以期待非常小的转矩波 动，也就是说高质量的PM-同步电机。通过该同步电才几能够以有利的方式应用相对大的才及隙，也就是 说保持小的极覆盖(pole coverage)和因此保持转矩波动尽可能小。优选地，由各自的定子场和转子场的第5和第7谐波所引起的 振动转矩基本上4皮此4氐消。因此以几乎最佳的方式充分利用该实际 情况，即由第5谐波所引起的振动转矩相对于该由第7谐波所引起 的振动转矩相对地指向。同步电才几的转子基础才及对数可以与定子基础极对凄t诗目符。此外，为了斜面，永/F兹体可在圓周方向上分段。由此可成本低 廉地在转子上实现永磁体的斜面。附图说明以下4艮据附图更详细i也i兌明本专利技术，附图示出图1示出了穿过具有十二极的定子和八才及的转子的PM-同步电 才几的4黄截面图；图2示出了图1的》丈大的局部图3示出了在根据本专利技术的六极的转子上的俯视图4示出了图3的寿争子的正面一见图5示出了用来描《会耳又决于杀牛面和4及隙的PM-同步电才几的扩大 的应用范围的图表。具体实施例方式下面详细描述的实施例描绘了本专利技术的优选的实施例。在图1中以才黄截面图示出了 PM-同步电才几。定子1具有十二个 极2。在定子1的内部中的转子3具有八个极，这些才及在该视图中 由八个永磁体4代表。图2示出了图1的》文大的局部图。在此又可辨i只出定子1具有 其齿部2和转子3具有其永磁体4。定子1的齿部2由未进一步示 出的线圈绕组5缠绕。然而特别地由图2也可识别出才及隙pl。该极 隙可通过沿圓周方向的角度来量化。根据本专利技术为了减小转矩波动，除了特别地确定才及隙的尺寸之 外也要使磁体进行特定的倾斜或分段。磁体的这种分段在图3中借 助六极的转子示出。也就是说，本专利技术不局限于根据图l和2的八 极的转子，而是可应用任意极数的转子。图3的转子13的纵向侧视图示出了多个单一》兹体14，这些,兹 体在轴向方向i殳置成为倾杀+的磁体4亍。该》兹体行4皮it匕之间具有一定 的距离，该距离与极隙pl相符。在这种情况下，极隙pl约为极距 t。的30%。后者描述了在圓周方向上相邻的两个永》兹体17之间的角度。极隙pl与圓周方向上的角尺寸相符，该角尺寸由在圆周方向 上相邻的两个7JOf兹体14的3巨离纟合出。在图3中还可以辨识出，即在轴向方向上相邻的两个永》兹体14 沿圓周方向偏移了一个分段角度a。在本实施例中，在凄t量为五个 的永磁体沿转子13的轴线的情况下给出在分段角度"=5.4°时的斜 面角度为27°。如果例如八个永磁体14沿着转子13的轴线设置， 那么例如给出在分段角度0^=3.25°时的斜面角度为26° 。在图4中以正面一见图示出图3的转子。在该视图中，永^兹体14 的分段在其角尺寸中是可良好地辨识出的。在该视图中，也就是永 磁体14的倾斜或分段沿轴向方向投影到垂直于轴线的平面上。因 此可以辨识出在两个轴向相邻的7lof兹体14之间的分革殳角度a。此外，角度(3表征了极距Tp。在现有才支术中这样来确定斜面和4及隙的尺寸，即"i皆波和特别是 转子的第5和第7谐波要尽可能的小。如果通过二维的图表描绘， 那么在该图表中纵坐标代表相关于极距的斜面和横坐标代表相关 于极距的极隙，因此只能利用区域A。在该区域中，相对的极隙是 比较小的且基本上在20%以下。然而本专利技术的目的在于，不消除单个的谐力波，而是通过合适 的措施来使用转子场的大的谐波用来使单个的振动转矩相互减小。 此外目的在于，即第5谐波的振动转矩Ms和第7谐波的振动转矩 M7的值具有尽可能相同的振幅，^旦具有相反的方向(相位移动 180°)。定子场和转子场的第5谐波导致的振动转矩具有如由第7谐 波而引起的振动转矩一样的频率。该频率相当于电基频的六倍。在此示出的PM-同步电机的定子通常具有Nl个冲曹和齿部。围 绕着每个齿部缠本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种永磁体励磁的同步电机，所述同步电机设计用于三相运行，所述同步电机具有： －定子（１），在所述定子中每个齿部都由线圈绕组（５）围绕，且所述定子具有槽数ｑ＝１／２，以及 －转子（３，１３），在所述转子上设置有永磁体（４，１４）， 所述永磁体具有沿圆周方向的极隙（ｐｌ）和相关于轴向方向的斜面，其中 －所述极隙（ｐｌ）和所述斜面是这样确定尺寸的，即由各自的定子场和转子场的第５和第７谐波所引起的振动转矩相互减小， －所述斜面在轴向投影中相关于４０％至５７．２％ 的极距在圆周方向上具有一斜面角度， －相关于所述极距的所述极隙（ｐｌ）处于２０％至４２．９％的范围中， 其特征在于， －以下公式适用于取决于极隙／极距的比例ｐｌｂｐｔ的斜面角度／极距的比例ｓｃｈｄｐｔ：ｓｃｈｄｐｔ＝－０． ７５×ｐｌｄｐｔ＋７２．２％，或 －取决于极隙／极距的比例ｐｌｄｐｔ的斜面角度／极距的比例ｓｃｈｄｐｔ处于０．７５×ｐｌｄｐｔ＋７２．２％至０．７５×ｐｌｄｐｔ＋７２％－１０％之间的范围中。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌多加斯曼，罗尔夫福尔默，迈克尔察斯特罗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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