带有用于改善扭矩波动性的抑制装置的永久磁铁励磁的同步电动机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种永久磁铁励磁的同步电动机（１），包括一个制有槽（５）的定子（２）和一个设有构成磁极（１０）的永久磁铁（９）的转子（３；３１）。采用第一抑制装置，形式上为极弧系数（ｘ），它就永久磁铁（９）的极距（τ↓［Ｐ］）而言小于１，采用第二抑制装置，形式上为磁极的永久磁铁的第一交错或永久磁铁（３９）的第一倾斜或所述槽（５）的第一倾斜（α↓［Ｓｃｈ１］），以及采用第三抑制装置，形式上为磁极（１０）的永久磁铁（９）的第二交错（α↓［Ｓｔ２］）或永久磁铁（９）的第二倾斜（α↓［Ｓｃｈ２］）或所述槽的第二倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种永久磁铁励磁的同步电动机，包括一个制有槽的定子和一个设有构成磁极的永久磁铁的转子。
技术介绍
此类永久磁铁励磁的同步电动机在运行时经常有某种扭矩波动性。为了减小这种扭矩波动性已知不同的抑制装置。例如在DE10041329A1中记载了，具有永久磁铁的转子表面的极弧系数(Polbedeckung)为70至80％导致改善的高谐波场特性。此外，由DE19961760A1可知，装在槽内的绕组系统的特殊的卷绕系数和槽的倾斜均导致减小扭矩波动性。尽管采取了这些已知的措施，仍始终存在扭矩波动性，这尤其发生在同时还要求用尽可能低的成本制造永久磁铁励磁的同步电动机的情况下。
技术实现思路
因此本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种本文前言所述类型的永久磁铁励磁的同步电动机，它具有一种得到进一步改善的波动性尽可能低的扭矩特性。上述技术问题通过独立权利要求1的特征得以解决。前言描述的永久磁铁励磁的同步电动机涉及这样一种电动机，其中设置a)第一抑制装置，形式上为极弧系数，它就永久磁铁的极距而言小于1，b)第二抑制装置，形式上为磁极的永久磁铁的第一交错或永久磁铁的第一倾斜或槽的第一倾斜，以及c)第三抑制装置，形式上为磁极的永久磁铁的第二交错或永久磁铁的第二倾斜或槽的第二倾斜。众所周知，引起扭矩波动性有不同的原因。其第一部分起因是在转子的永久磁铁与存在于槽之间的齿之间的磁阻力。这一部分起因引起槽制动(Nutrasten)和导致振荡式扭矩。转子与定子磁场的相互作用是造成扭矩波动性的另一个原因。与此有关，尤其第五和第七谐波成为在转子与定子之间空气间隙内存在的气隙磁场的有效波有重要意义。因此，由于槽制动(Nutrasten)、在气隙磁场内的第五和第七谐波，总共可定位三个扭矩波动性的主源。按本专利技术为了尽可能有效减小上述三个主源的每一个，设置独立的抑制装置。因此这些抑制装置完全可以有目的地适应于对扭矩波动性起决定性作用的具体原因。由此可以达到显著改善扭矩波动性的抑制效果。由从属于权利要求1的那些权利要求的特征得出按照本专利技术的永久磁铁励磁的同步电动机有利的扩展设计。极弧系数为4/5，亦即80％主要用于抑制第五谐波成为气隙磁场的有效波。相应地借助极弧系数为6/7，亦即约85.7％用于抑制第七谐波。一种有利的方案是，第二抑制装置设计为磁极的永久磁铁的第一交错以及第三抑制装置设计为磁极的永久磁铁的第二交错。由此得到一种包括第一交错角与第二交错角的双重交错。这两种交错可以借助永久磁铁按照各自的交错角错开地布置造成。用于双重交错所需的加工费用并不比用于一次交错的大很多。尽管如此借助所述的双重交错导致有效地抑制扭矩波动性的两个主源，例如槽制动(Nutrasten)和上述两种特别有害的谐波之一。此外，双重交错可仅仅通过在转子上采取干预措施实现，从而对于定子不发生任何附加的加工费用。此外，在双重交错的情况下可以规定，磁极的永久磁铁与它们各自归属于第一或第二交错无关地，沿轴向相对于该磁极的第一永久磁铁圆周角错开越来越多地排列。由此产生很低的杂散场。此外永久磁铁可更容易排列，因为在如此分类时实际上不出现相邻磁极的永久磁铁排列的互相啮合。第一或第二倾斜可以设计为单一倾斜或也可以设计为箭形倾斜。在箭形倾斜时，永久磁铁或槽有箭形形状。此外可以实施一种包括第一斜角和第二斜角的双重倾斜，此时第二抑制装置设计为第一倾斜以及第三抑制装置设计为第二倾斜。由此得到与在双重交错时类似的优点，其中双重倾斜既可以应用在转子上也可以应用在定子上。按另一项设计，抑制装置一部分设置在定子上以及抑制装置另一部分设置在转子上。尤其是，第二抑制装置设置为槽的第一倾斜，以及第三抑制装置设置为永久磁铁的第二倾斜或交错。采取这种分类措施，尤其当存在狭窄的空间状况时可以使加工更加容易。有利地，装在槽内的绕组系统作为重要部件含有齿绕线圈。后者尤其在其制造成本及其小的电感方面是有利的。永久磁铁励磁的同步电动机可含有一个内转子或外转子。用于抑制扭矩波动性的措施可有利地在两种设计中采取。附图说明由下面借助附图对实施例的说明中给出本专利技术其他特征、优点和详情。附图中图1以横截面图表示带有抑制装置的永久磁铁励磁的同步电动机的一种实施例；图2表示具有永久磁铁倾斜或交错的转子两种实施例的展开的表面；图3表示具有永久磁铁双重交错的转子另一种实施例的展开的表面；图4表示具有永久磁铁双重交错的转子的另一种实施例的展开的表面；图5以侧视图表示具有按照图4的双重交错的转子；图6表示具有永久磁铁倾斜和交错的转子的另一种实施例的展开的表面；图7表示具有永久磁铁箭形倾斜和交错的转子的另一种实施例的展开表面；以及图8表示具有永久磁铁双重倾斜的转子的另一种实施例的展开表面。在图1至8中彼此对应的部分采用同样的附图标记。具体实施例方式图1以横截面图表示一台设计为电动机的永久磁铁励磁的同步电动机。它含有定子2和可绕旋转轴线4旋转地支承的转子3。转子3是一种内转子。定子2在其面朝转子3的内壁上包括多个在图1的实施例中总共为十二个沿圆周均匀分布的槽5，槽之间分别构成齿6。外部的环形磁轭7将齿6互相连接起来。分别围绕一个齿6的齿绕线圈8设置于槽5内。转子3设有永久磁铁9，它们排列成，达到总共八个沿圆周均匀分布的磁极10。在这里与每个磁极10对应一个通过圆周角α的角度范围构成的极距τP。永久磁铁9在周向没有沿极距τP的整个角度范围延伸，而是仅沿一个部分x·τP延伸。在这里参数x表示极弧系数。它的值＜1。为了在运行期间抑制扭矩波动性，永久磁铁励磁的同步电动机1具有不同的抑制装置。形成有害的扭矩波动性的主要原因在于以下三个方面。首先，在永久磁铁9与槽6之间的磁阻力引起具有制动极对数pR的槽制动(Nutrasten)，pR按下列公式计算pR＝kgV(n，2·p)公式中kgV是最小公倍数，n表示槽5的槽数，以及p是磁极10的极对数。变量p也可以表示在存在于定子2与转子3之间的空气间隙11内调整的磁场的有效极对数。因此它表达了气隙磁场的优势部分，亦即有效波。在总共有八个磁极10，亦即极对数p＝4，以及槽数n＝12的本实施例中，得出制动极对数pR为24。也就是说，所述永久磁铁励磁的同步电动机1以两倍的槽数n制动。除了这种基本制动外，对于制动极对数pR的任何倍数可调定一个更高阶的制动。扭矩波动性另外两个主要原因在于空气间隙11内转子与定子磁场波的交互作用。在这方面特别有害的是第五和第七谐波成为在空气间隙11内形成的气隙磁场的有效波。无论槽制动(Nutrasten)还是气隙磁场的第五和第七谐波均应加以抑制，以保证尽可能低的扭矩波动性。永久磁铁励磁的同步电动机1针对这三种干扰源的每一种，包括单独和专门设计的抑制装置。例如槽5不是准确地平行于旋转轴线4地延伸，而是具有第一斜角αSch1，该斜角表达一种圆周角错移。它按下式计算 公式中i表示任意自然数，k表示要抑制的谐波的序数。在本实施例中抑制第七谐波，亦即k的值取7。采用i＝1和p＝4，得出第一斜角αSch1为12.86°。另外两种抑制装置涉及在转子3上采取的措施。作为第二项措施，为了抑制第五谐波对于极弧系数x采用值4/5。原则上第一和第二项措施就要抑制的谐波而言也可以互换地采取。此外为了抑制槽制动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永久磁铁励磁的同步电动机，包括一个制有槽（５）的定子（２）和一个设有构成磁极（１０；１２；１９；３０；３２；３５；３８）的永久磁铁（９；１３；１４－１８；２０－２９；３３、３４；３６、３７；３９）的转子（３；３１），其中，设置ａ）形式上为极弧系数（ｘ）的第一抑制装置，它就永久磁铁（９；１３；１４－１８；２０－２９；３３、３４；３６、３７；３９）的极距（τ↓［Ｐ］）而言小于１，ｂ）第二抑制装置，形式上为磁极（１９；３０；３２；３５）的永久磁铁（２０－２９；３３、３４；３６、３７）的第一交错（α↓［Ｓｔ１］）或永久磁铁（３９）的第一倾斜（α↓［Ｓｃｈ３］）或所述槽（５）的第一倾斜（α↓［Ｓｃｈ１］），以及ｃ）第三抑制装置，形式上为磁极（１０；１９；３０）的永久磁铁（９；１４－１８；２０－２９）的第二交错（α↓［Ｓｔ２］）或永久磁铁（９；１３；３３、３４；３６、３７；３９）的第二倾斜（α↓［Ｓｃｈ２］；α↓［Ｓｃｈ４］）或所述槽的第二倾斜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-9-22 102004045939.81.一种永久磁铁励磁的同步电动机，包括一个制有槽(5)的定子(2)和一个设有构成磁极(10；12；19；30；32；35；38)的永久磁铁(9；13；14-18；20-29；33、34；36、37；39)的转子(3；31)，其中，设置a)形式上为极弧系数(x)的第一抑制装置，它就永久磁铁(9；13；14-18；20-29；33、34；36、37；39)的极距(τP)而言小于1，b)第二抑制装置，形式上为磁极(19；30；32；35)的永久磁铁(20-29；33、34；36、37)的第一交错(αSt1)或永久磁铁(39)的第一倾斜(αSch3)或所述槽(5)的第一倾斜(αSch1)，以及c)第三抑制装置，形式上为磁极(10；19；30)的永久磁铁(9；14-18；20-29)的第二交错(αSt2)或永久磁铁(9；13；33、34；36、37；39)的第二倾斜(αSch2；αSch4)或所述槽的第二倾斜。2.按照权利要求1所述的永久磁铁励磁的同步电动机，其特征为，采用极弧系数(x)为4/5或6/7。3.按照权利要求1或2所述的永久磁铁励磁的同步电动机，其特征为，第一或第二交错通过第一交错角αSt1 实现，式中i表示任意大于零的自然数，k表示在要抑制的同步电动机扭矩内谐波的序数，以及p表示极对数。4.按照前列诸权利要求之一所述的永久磁铁励磁的同步电动机，其特征为，第一或第二交错通过第二交错角αSt2 实现，式中i表示任意大于零的自然数，m表示第一或第二交错的永久磁铁(14-18；20-29)的磁铁数，kgV表示最小公倍数，n表示定子(2)中的槽(5)的槽数，以及p表示极对数。5.按照权利要求4所述的永久磁铁励磁的同步电动机，其特征为，所述磁铁数m最小为3，优选地最小为4。6.按照前列诸权利要求之一所述的永久磁铁励磁的同步电动机，其特征为，所述第二和第三抑制装置设置为第一或第二交错(αSt1、αSt2)，从而存在一种包括第一和第二交错(αSt1、αSt2)的双重交错。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：马赛厄斯布朗，霍尔格申克，罗尔夫沃尔默，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[]