具有无铁芯的绕组的电机制造技术

本发明专利技术涉及一种电机（1），至少包括具有无铁芯的绕组装置（3）的初级部件（2a，2b）以及具有偶数个的磁极（8）的次级部件（7a，7b），该绕组装置包括至少两个相位（6），其中一个相位包括至少两个绕组线路（4）以及至少一个电连接部件（5），该磁极交替地布置在次级部件（7a，7b）上，其中处于初级部件（2a，2b）与次级部件（7a，7b）之间的气隙（9）中的绕组装置（3）相对于轴（10a，10b）布置在初级部件（2a，2b）上，以使得一个相位（6）的各个绕组线路（4）相对于各一个磁极（8）来布置并且能够将所有的所述磁极（8）同时用于力的产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有无铁芯的绕组的电机
本专利技术涉及一种具有无铁芯的绕组的电机，该绕组具有能他励（fremderregbar）的极点或能永磁激励的极点。
技术介绍
在许多应用领域内越来越趋向于使用电机。在这种电机中的机电能量转换要么借助永磁体永磁激励地要么借助两个单独的线圈布置他励地在转子和定子中实现，正如DE69735825T2中是公知的那样。然而这种能量转换存在损耗，该损耗主要由欧姆损耗、涡流损耗、磁滞损耗以及摩擦损耗组成。高匝数的使用实现了大功率输出，然而随之也增大了欧姆损耗。越多地使用绕组材料，输出的机械功率与吸收的电功率的比例越大(在发电机运行下相反)。通常绕组的结构通过由电机铁芯组成的转子构成的转子来实现，在该转子的槽中布置各个绕组线路或者绕着该转子的极靴缠绕有绕组线路。其次由DE3401776A1以及DE4414527C1已知了无铁芯的绕组结构，该绕组结构例如嵌入在硬化的合成树脂中或者以自身承载的方式来实现。此外存在无槽的转子实施方式，例如由DE69407908T2，DE4414527C1和DE69735825T2已知了该转子实施方式。例如由DE4130016A1，DE1206067B，DE3401776A1，DE4414527C1，DE69735825T2已知了绕组布置在转子与定子之间的气隙中。由于在电机的绕组中的磁场随时间变化，涡流损耗以热量的形式存在，该热量积聚在电机的铁芯部分。此时的电机部分地使用绝缘的叠片铁芯，以便降低涡流热量的传递。这种叠片的转子的制造是相对成本高的并且由不同的制造厂仅仅部分地来提供。此外越来越多地制造出永磁激励的电机，然而该永磁激励的电机不适合于异步电机。通过永久磁铁的使用成功地替代了绕组，这样的结果是降低了欧姆损耗并且提高了功率收益。此外，由转子和定子以及绕组的形式和尺寸来确定的电机重量以及电机尺寸对于许多应用而言，特别是同样对于可移动的驱动装置应用而言具有重要意义。
技术实现思路
在这样的背景下本专利技术的目的在于，提供一种电机，利用该电机可以减少前述的电机的技术问题。该目的通过根据权利要求1所述的电机以及根据从属权利要求所述的其他有利的实施方式来实现。提出一种电机，该电机具有至少下述的构成部分﹕-具有无铁芯的绕组装置的初级部件，该绕组装置包括至少两个相位，其中一个相位包括至少两个绕组线路以及至少一个电连接部件，以及-具有偶数个磁极的次级部件，该磁极交替地布置在次级部件上。在此处于初级部件与次级部件之间的气隙中的绕组装置相对于轴布置在初级部件（2a，2b）上，以使得-一个相位的各个绕组线路相对于各一个磁极布置并且-能够同时将所有的磁极用于力的产生。电机可以不仅用作旋转工作的电机而且用作平移工作的直线电机。在概念“力的产生”下在此不仅理解为在转子电机中扭矩的产生而且理解为在直线电机中对此等效的力的产生。如果为绕组的形式的导体通电，围绕该导体将形成磁场并且例如与相对的永久磁铁相互排斥，在定子的这种情况中由此存在旋转运动。无铁芯的绕组被理解成在导体之间不具有铁质材料的绕组。于此相反，通常的电机具有例如，带有相应地集成的绕组的槽或极靴。有利地在这种电机中比在通常的电机中产生更小的损耗，由此可以结合高的功率密度达到更高的效率。通过相对简单的电机结构为更少积累损耗奠定基础，在该电机结构中以对导体材料和电机铁芯的更少的材料使用为基础。该电机的特征在于紧凑的轻型结构，该轻型结构特别是在移动驱动装置应用领域、例如电动车方面是值得期待的。电机的绕组处于优选地具有无槽的表面的定子与转子电机的转子或直线电机的电枢之间的气隙中，该转子或电枢配有永磁激励的或他励的磁极。在各个绕组线路的长方形的或圆环扇面的横截面中绕组线路具有较短的边H和较长的边B，其理解成高度和宽度。根据本专利技术在初级部件与次级部件之间争取达到尽可能小的气隙。因此对于绕组线路的横截面而言有利的是尽可能大的B/H比例并且由此能产生相对大的磁力。优选地B/H比例是在2至100之间，特别是优选地在4至20之间。然而在其能实现的范围内，所有的B/H组合都是可能的。此时绕组被如此地布置在气隙中，即，使得较短的边H平行于磁场线的走向定向。由此达到尽管有集成的绕组仍可以实现相对小的气隙并且由此能够产生相对大的力。作为绕组材料可以考虑导体材料和合金例如铜、铝、金等等。在本专利技术的一个实施方式中电机的初级部件是定子，次级部件设计为转子，轴是旋转轴并且次级部件平行于该轴布置在初级部件上。在初级和次级部件中使用的铁芯材料可以包括用于构造电机的全部材料。根据本专利技术的另一个实施方式电机的初级部件是定子并且次级部件设计为电枢，轴是移动轴并且其中次级部件垂直于该轴布置在初级部件上。为此本专利技术不仅适用于旋转工作的电机而且适用于直线工作的电机。在两个变型中根据气隙绕组的相同的原理来实现物理结构，其中显著的区别在于定位和力产生的方向。电机的磁极能够是永磁的或可他励的。两个变型具有其优点和缺点。永磁激励的磁极比他励的磁极在气隙中达到明显更高的磁通量，不需要外部的能量供给并且相对容易地集成在转子中。紧凑的永久磁铁具有相对大的自身重量，然而关于功率密度是具有优点的，因为电机可以设计为更紧凑的并且在其他的位置可以节省材料。所有能使用的磁性材料例如，NdFeB，SmCo，AlNiCo，SiFeBaFe等等均可被用作为永磁材料。电磁铁与永久磁铁相比明显更便宜，然而它需要必须被附加的电流流经且该附加的电流由此利用铁芯产生磁场的线圈。次级部件可以布置在初级部件之内或之外。这种灵活性实现了用于不同的应用领域的多种结构变型。例如特别是在直接驱动策略中外转子式电机例如，轮边电机具有极大的电势。电机可以设计为直流电机。在此每个磁极具有n个相位，其中同时能够利用直流电压控制n-1个相位。在此磁极也可以是永磁激励的或他励的并且利用直流电压根据通用的控制方法、优选地以阻塞换向的形式来控制。在本专利技术的另一个实施方式中电机可以设计为交流电机，其中能够利用交流电压控制各个相位，该交流电压互相具有＜180°的相位移。在此可以引入通用的控制方法、例如正弦换向。这需要至少两个相位，这样布置该相位，以使得在每个永磁激励的或他励的磁极下存在各一个所有相位的绕组线路。越多地使用相位，能够越精确地控制相应的绕组线路，由此可以降低扭矩波动性。根据本专利技术的电机可以不仅以电动机的工作方式运行而且以发电机的工作方式运行。在本专利技术的另一个实施方式中电机的初级部件设计为薄壁的空心圆筒，优选地具有无槽的表面。该初级部件具有的优点是，少量的材料使用降低了总重量。空心圆筒的厚度必须这样确定尺寸，即由于布满的磁场线不存在铁芯材料的磁饱和。用于安装这个薄壁的空心圆筒的连接件可以通过不同的材料组合来实现，其中必须确保电机的稳定性以及热排放。转子由电机铁芯构成并且这样来选择，即该转子具有充分的稳定性和相应的导磁性。利用转子的叠片的已知的方法可以减少涡流损耗，其中转子的导流部分的非常简单的几何形状实现了非常简单的成本低廉的叠片式结构。初级部件设计为实心圆柱体。在此由于制造可行性而存在局限，特别是在极小的结构系列中，出于制造技术原因转子被构造成实心圆柱体。根据本专利技术初级部件具有至少一个空心圆筒区段。这种转子的构造具有的优点是，仅仅需要整个转子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机（1），至少包括‑具有无铁芯的绕组装置（3）的初级部件（2a，2b），所述绕组装置包括至少两个相位（6），其中一个相位包括至少两个绕组线路（4）以及至少一个电连接部件（5），‑具有偶数个的磁极（8）的次级部件（7a，7b），所述磁极交替地布置在所述次级部件（7a，7b）上，其中‑处于所述初级部件（2a，2b）与所述次级部件（7a，7b）之间的气隙（9）中的所述绕组装置（3）相对于轴（10a，10b）布置在所述初级部件（2a，2b）上，以使得‑一个相位（6）的各个所述绕组线路（4）相对于各一个磁极（8）布置并且‑能够将所有的所述磁极（8）同时用于力的产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.29 DE 102011111352.91.一种电机(1)，至少包括-初级部件(2a，2b)，包括形成具有无铁芯的绕组装置(3)的背铁的铁材料，所述绕组装置包括至少两个相位(6)，其中一个相位包括至少两个绕组线路(4)以及至少一个电连接部件(5)，所述至少两个绕组线路(4)中的每一个均具有第一端(4a)和第二端(4b)，-次级部件(7a，7b)，包括形成具有偶数个的磁极(8)的背铁的铁材料，具有所述磁极交替地布置在所述次级部件(7a，7b)上，其中-处于所述初级部件(2a，2b)与所述次级部件(7a，7b)之间的气隙(9)中的所述绕组装置(3)相对于轴(10a，10b)布置在所述初级部件(2a，2b)上，其中，用于在一个相位(6)的相邻绕组线路(4)中产生交变电流的所述电连接元件(5)连接至所述相位(6)的绕组线路(4)，使得所述电连接元件(5)交替设置在所述绕组线路(4)的第一端(4a)和第二端(4b)上，-一个相位(6)的各个所述绕组线路(4)相对于各一个磁极(8)布置，使得每条磁路均穿过相邻的磁极(8)闭合，其中，所述磁路的特征在于所述初级部件(2a，2b)和所述次级部件(7a，7b)中具有薄壁的所述背铁、窄的气隙、永磁激励或他励的磁极(8)，并且所有磁极(8)用于同时产生力，不同相位(6)的绕组线路(4)相对于所述轴(10a)等距布置并且所有的绕组线路(4)具有相同的长度。2.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述初级部件是定子(2a)，所述次级部件设计为转子(7a)，所述轴(10a)是旋转轴并且所述次级部件(7a)和所述初级部件(2a)上相对于共同的所述轴(10a)布置。3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述初级部件是定子(2b)并且所述次级部件设计为电枢(7b)，所述轴(10b)是移动轴并且所述次级部件(7b)垂直于所述轴(10b)布置在所述初级部件(2b)上。4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述磁极(8)是永磁的或者能他励的。5.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其中，所述次级部件(7b)布置在所述初级部件(2a)之内或之外。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·卡斯帕，沃尔夫冈·海涅曼，诺曼·博尔夏特，
申请(专利权)人：马德堡欧杜凡奎力克大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE