线性起动电机的定子制造技术

本发明专利技术涉及一种线性起动电机的定子，带有一个转子容腔（３２），转子可转动地容纳其中，还具有导条容腔和永磁体容腔，并带有包括若干线圈（６１到６４）的定子绕组，在该线性起动电机运行期间在转子的作用下，该绕组产生了具有主轴的磁场。为了提高线性起动电机的效率，转子容腔具有不固定的内径，但是在垂直于主轴的范围内具有的内径大于在毗邻范围内的内径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种线性起动电机的定子，该定子具有一个转子容腔，转子可转动地容纳其中，还具有导条和永磁体的容腔，以及具有包括若干线圈的定子绕组，该绕组产生具有主轴的磁场。本专利技术还涉及一种线性起动电极的定子，具有一个转子容腔，转子可转动地容纳其中，还具有导条和永磁体的容腔，以及具有包括若干线圈的主定子绕组，该绕组产生具有主轴的磁场，该主轴垂直于由包括若干线圈的辅定子绕组产生的磁场的辅轴。
技术介绍
对于传统的线性起动电机而言，定子绕组的线圈是分布在整个定子圆周上。这些绕组是由铜导线制成的。在运行期间，铜线圈中的铜会引起所谓的铜损，这种铜损对线性起动电机的效率有负面的影响。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种根据权利要求1前序部分或权利要求2前序部分所述的线性起动电机的定子，通过这个定子可以提高该线性电机的效率。对于一个线性起动电机的定子来说，具有一个转子容腔，转子可转动的容纳其中，并具有导条和永磁体的容腔，以及具有包括若干线圈的定子绕组，该绕组产生具有主轴的磁场，上述任务是这样解决的，即转子容腔具有不固定的内径，但是在垂直于主轴的范围内，其内径大于毗邻范围内的内径。在该线性起动电机运行期间，转子和定子的互相作用将产生一个旋转场。通过使定子绕组中的至少一部分线圈集中在垂直于主轴范围内，可以减少绕组所需的铜量。旋转场失去了其正常的正弦形，而是按大致的四边形形状延伸。磁动势形成大致四边形形状的过程与大量的明显的谐波的形成有关，这种谐波对线性起动电机的效率有负面的影响。直径可变的转子容腔内同圆柱形转子容腔相比，可以降低谐波频率的振幅，这对线性起动电机的效率有积极的效果。由于转子磁体的磁化，在转子和定子之间延伸的气隙对效率没有负面影响。对于一种线性电机的定子来说，具有一个转子容腔，转子可转动地容纳其中，还具有导条和永磁体的容腔，以及具有包括若干线圈的定子绕组，该绕组产生具有主轴的磁场，这个主轴垂直于由包括若干线圈的辅定子绕组产生的磁场的辅轴，上述任务是这样解决的，转子容腔具有不固定的内径，但是在主轴和辅轴之间的范围内，其内径大于毗邻范围内的内径。在线性起动电机运行期间，转子和定子的相互作用产生了旋转场。通过使定子绕组中的至少一部分线圈集中在垂直于主轴和辅轴的范围内，可以减少绕组所需的铜量。然而，旋转场失去了其正常的正弦形状而是呈现出大致四边形的形状。磁动势的大致四边形形状与大量的明显的谐波的形成有关，这种谐波对线性起动电机的效率有负面的影响。直径改变的转子容腔同圆柱形转子容腔相比，可以降低谐波频率的振幅，这对线性起动电机的效率有积极的效果。由于转子磁体的磁化，在转子和定子之间延伸的气隙对效率没有负面影响。该定子的优选实施例的特征在于，该主定子绕组具有若干线圈，集中在辅轴附近，该辅定子绕组包括若干线圈，集中在主轴附近。该定子的进一步优选实施例的特征在于，至少定子绕组的一部分线圈是集中在定子的两个在直径方向相对的绕组容纳范围内。定子的进一步优选实施例的特征在于，定子绕组的至少一部分线圈延伸穿过若干在直径方向成对的定子绕组容腔，在各个定子绕组或定子线圈外侧没有设置定子绕组容腔。优选的，定子绕组容腔的数量限制在了四个、六个、八个或十个之内。然而，极端情况是，只有两个定子绕组容腔可以彼此在直径方向相对的设置。定子的进一步优选实施例的特征在于，多个容腔沿定子圆周均匀地分布，不设线圈的容腔设置在定子绕组容腔之间。还有，空的容腔可以省去。定子的进一步优选实施例的特征在于，定子绕组容腔的尺寸于所包括的线圈数量是相适应的。这使得包括许多线圈的容腔具有比仅包括有若干或甚至没有线圈的容腔更大的截面。定子的进一步优选实施例的特征在于，转子容腔的内圆周，从横截面上看，基本上成波状，这样在运行期间所产生的磁场具有大体正弦形的形状。这样，虽然绕组是集中在一个或多个容腔中，在线性起动电机在运行期间仍可以实现磁动势大体正弦形的形状。定子的进一步优选实施例的特征在于，转子容腔的半径是以0.5％到2％变化的。尤其是，以1.5％到1.7％变化的。这些值已经证实在本专利技术范围内是特别有利的。对于具有定子的线性起动电机而言，具有转子容腔，转子可转动地容纳其中，还包括导条容腔和永磁体容腔，上述任务是通过采用前述定子而解决的。通过后面的描述可以显示本专利技术更多的有点、特征和细节，描述中将参考附图详细的描述了不同的实施例。与此相关的是，对单独的或随意结合的技术方案而言，权利要求中和说明书中提及的特征是基本的。附图说明图1是具有大体正弦形状绕组的磁动势槽展开图；图2是图1中示出绕组的磁动势谐波次序展开图；线圈图3是图1中示出绕组的相对磁动势谐波次序展开图；图4是磁动势槽展开图，该线圈位于仅有的两个在直径方向上相对设置的槽中；图5是图4中示出绕组分布的磁动势谐波次序展开图；图6是图4中示出绕组的相对磁动势谐波次序展开图；图7是根据本专利技术的定子冲片截面图；图8是示出的带有主定子绕组和辅定子绕组的图7中定子冲片；图9是类似于图4的磁动势槽展开图，定子内部直径在12个槽范围内具比其余槽范围内的更大的半径；图10是根据图9实施例的磁动势谐波次序展开图；图11是根据图10实施例的相对磁动势谐波次序展开图；图12是磁动势槽展开图，转子容腔的内部直径是4个槽范围内半径比其余槽范围内的半径大；图13是根据图12实施例的磁动势谐波次序展开图；图14是根据图12实施例的相对磁动势谐波次序展开图。具体实施例方式传统的线性起动电机的定子包括多个定子线圈或若干定子线圈。定子是由若干定子冲片构成的，这些定子冲片为大致加工成环形叠片。绕组的容腔向内开口，因此也称作槽。线圈是由铜导线制成的并且在单个槽中以不同数量分布。绕组在每个槽中的分布方式一般遵循正弦分布的原则。因此，当磁动势按槽展开时，如图1所示，实现了旋转磁场具有近似正弦形的形状，这个磁场是在线性起动电机运行期间由定子和转子互相作用产生的。图2和图3中，磁动势MMK或相对磁动势分别按谐波1到30的次序展开。从图2和3中可看出，对于大体正弦形的绕组线圈分布，产生了一个很大的一次谐波，特别是临界三次谐波以及五次和七次谐波只有很微弱的显示。包含在绕组导线中的铜会引起铜损，这会降低线性起动电机的效率。当减少定子中的铜量是可以实现的时候，线性起动电机的效率将会提高。在本专利技术范围内，可以确定的是，定子中的铜量是可以减少的，也就是说某些槽中的铜线圈密度是增加的。在例如铜导线按四槽分布取代按五槽分布时，线性起动电机会提供相同的转矩。通过绕组导线的密度增加，集中了定子中的磁极。然而，当在更少数量的槽中集中这些绕组线圈时，旋转磁场将会失去其正弦形形状而变成大致的四边形。在图4到6中示出的图表里，铜绕组线圈仅在两个槽中分布，这两个槽设置成在直径方向上相对，也就是说相对彼此相差180o。按槽1到24的磁动势的形状为四边形。从槽1到12，磁动势MMK具有的值是正10，并随后降到负10。从槽12到24，磁动势MMK具有的值是负10。图5和6示出了傅立叶分析结果。磁动势按谐波次序分布情况示出了特别是第三、第五和第七次谐波具有更高的值，这会引起不良的效率降低。通过根据本专利技术来设计定子，定子中的铜量可以减少，与此同时会降低谐波或谐波频率对效率的影响。图7示出了定子冲片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
线性起动电机的定子，带有一个转子容腔（３２），转子可转动地容纳其中，还具有导条和永磁体的容腔，并带有包括若干线圈的定子绕组，该绕组产生了具有主轴的磁场，其特征在于该转子容腔具有不固定的内径，但是，在垂直于该主轴的范围内，其具有的内径比毗邻范围内的内径大。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NC魏劳赫，
申请(专利权)人：丹福斯压缩器有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]