电机制造技术

本发明专利技术涉及具有定子(2)与径向对称的永磁励磁的转子(4)的电机(1)，转子相对于共轴的定子且围绕共同的电机轴(X)旋转。定子具有径向对称的铁心(6)，铁心有一定数量(N)的在周向上各自通过定子槽(8)与槽缝(8a)相邻的定子齿(10)。转子有一定数量(P)的分散安置在圆周上且通过极转变区域(14a)相邻的极磁体(14)。在转子极磁体与定子齿的径向之间有与圆周相应的气隙(18)。每一定子齿在它朝向气隙的表面(20)上具有浮雕状表面形貌区(22)，表面形貌区从定子齿的在周向上由相邻的两侧槽缝限定边界的面区域出发，在局部径向地拓展气隙，而且具有至少一个凹坑(24)并在周向上以连续、波纹状、没有缺口与棱边的方式延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机，该电机具有定子以及径向对称的永磁体励磁的转子，所述转子被设计成能够相对于共轴的定子旋转，而且旋转是围绕共同的电机轴进行的，其中，定子具有径向对称的铁心，该铁心具有一定数量的在周向上各自通过定子槽与槽缝 (Nutschlitze)相邻的定子齿，以及其中，转子具有一定数量的分散安置在圆周上且通过极转变区域(PolUbergang)相邻的极磁体，而且，在转子极磁体与定子齿之间径向地构造有沿圆周走向的气隙。
技术介绍
这种常被称作永磁励磁电机的电机已广为人知，它的特点是效率高，并且特别适合用作通风机与风扇的驱动器(尤其是在它被制作成外转子电机时)。由于磁导会沿着气隙发生波动(这是由定子铁心，一般是定子叠片的槽所引起的)，这种电机在运行过程时， 其转矩会发生振动，发生所谓的齿槽转矩(Nutrastmoment)，这种转矩可能会引起颤动和噪声。但是，对于在冷冻和空调技术中采用的风扇，尤其要求其尽可能安静、高效地运行。在现有技术中，有若干用于减小永磁励磁电机之齿槽转矩的措施。例如，DE 101 47 310 B4描述了一种碗形的磁铁分块(Magnetsegment)，该种磁铁分块具有在轴向方向上倾斜延伸的面。由于极转变区域同样是倾斜地延伸的，因此减小了齿槽转矩。但是，永磁体磁链(permanentmagnetische Flussverkettung)因此也会同时下降，所以与具有垂直的极转变区域的实施例相比，在本实施例中的转矩密度和效率是下降的。另外，生产这种磁铁分块还会增加额外的成本。在轴向上具有倾斜延伸面的磁铁分块在其他的专利文献，如DE 199 01310 AUDE 295 10 938 UUJP 561 53 961 A 以及在 EP 0 375 228 B2 与 US 4 933 584 中也有述及。EP 0 375 228 B2与US 4 933 584描述了在定子齿上的矩形或半圆形延伸的凹坑。在周向方向上，这些凹坑具有缺口与棱边以不连续的方式相互过渡。此外，这些凹坑在轴向方向上是与槽一样倾斜延伸的。另外，永磁体的磁化在轴向方向上以倾斜走向的方式实施的。显然，这样不仅减小了齿槽转矩，而且也降低了电机的转矩密度和效率。特别是倾斜延伸的槽对于安置绕组而言，还意味着更高的成本。此外，这种倾斜设计还会导致永磁体磁链(Permanentmagnet-Flussverkettung)的减小，并因此导致转矩减小。JP 56 153 961 A描述了定子齿上的凹坑，这些凹坑的目的是减小齿槽转矩，但是槽距(齿宽)是不等的。由此形成了主齿与辅助齿。这些凹坑呈凹半圆形，而且在周向上， 其具有缺口与棱边而以不连续的方式相互过渡。相对于槽中轴而言，在齿上的这些凹坑是不对称的。另外，永磁体的磁化是倾斜走向，而且/或者是与轴向方向错开的。显然，这样的倾斜设计减小了永磁体磁链，并因此也减小了电机的转矩密度和效率。在其他的专利文献DE 28 50 478 C3、EP 0 081 524 BUEP 0 473 534B1 和 EP 0 545 060 Bl中分别描述了具有垂直面，但也有(经过相应的磁化而产生的)倾斜延伸的极转变区域的永磁体。这种设计方案对于转矩密度和效率同样有负面影响。此外，倾斜延伸的极转变区域还具有其他缺点。有利于减小齿槽转矩的倾斜角总是取决于定子或者说定子铁心(定子叠片(St^iderblechpaket))的轴向长度，因此，对于不同的长度需要分别提供单独的磁化装置。DE 37 10 658 Al涉及一种直流电机，其转子在轴向方向上具有由多部分组成的永磁体，其中，永磁体的各个部分在周向上是以彼此错开的方式安置的。这种结构原则上也能减小齿槽转矩，但其不利之处在于降低了转矩密度及效率，而且为了安装磁体分块并对其进行磁化，还需增加制造工艺上的成本。在DE 37 23 099 C2中描述了这样一种实施方式，即通过在定子齿上设置轴向延伸的凸块状导磁隆起，从而形成在周向方向上呈周期性变化的气隙。在这里，凸块突入到所述气隙中。出于对制造精度的考虑，气隙在整体上必须设计得较大，以便在凸块部位仍能确保有足够的间隙。但是因此却降低了转矩密度和效率，而且/或者，为实现较高的精确度， 需增加制造成本。最后，在DE 103 03 848 Al中描述了一种为减小齿槽转矩而将磁体以不对称方式安置在转子周边上的设计方案。这一方案为使磁体精确定位而增大了制造技术上的成本。另外，与对称结构相比，按这种方式制成的不对称结构会以带来额外振动矩 (Pendelmoment)的形式，对由电磁产生的转矩产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术的基本目的在于创造一种与开头提到的电机同类型的，但齿槽转矩极小且同时效率与材料利用率(转矩密度)较高的电机。换言之，不仅要减小齿槽转矩，而且又不会对效率及转矩密度产生不利影响。此外，还要使电机能够以低廉的制造技术成本来制造。根据本专利技术，上述目的是通过独立权利要求1的特征得以实现的。本专利技术的其他有利设计特征包含在各从属权利及随后的说明中。相应地，根据本专利技术，每一定子齿均在它朝向气隙且实际上与该气隙相应地弯折成圆弧形的表面上具有浮雕状的表面形貌区(Topograf iebereich)，该表面形貌区从所述定子齿的那些在周向上由相邻的两侧槽缝限定边界的面区域(Seitenbereich)出发，在局部上径向地拓展所述气隙，而且该表面形貌区具有至少一个凹坑，并在周向上，由于它没有缺口和棱边，因而是呈波纹状连续延伸的。术语“连续延伸”是指，定子齿的半径在周向上是连续而没有突变的。因此，波纹状的轮廓是沿着连续的曲线延伸的，其中所有区域都是以彼此相切而没有拐点(Knick)的方式连接的。在这种情况下，定子齿在波纹状的表面形貌区中以及在槽缝区域中均优选(从轴向方向上看)以垂直延伸或者以与电机轴平行延伸的方式构造，由此能够有利地避免所有那些在前文中述及的存在于倾斜延伸的实施例中的缺点。最重要的是，根据本专利技术的电机之所以能够以简单、成本低廉的方式来制造而成，确切地说，其特别的原因在于对定子铁心的定子齿的绕线，因为绕线可以穿过定子槽而围绕定子齿进行缠绕。由于根据本专利技术的波纹状的表面形貌区优选在周向上相对于径向的槽中轴以及径向的齿中轴以对称的方式构造，因此能够有利地减小齿槽转矩，而对电机效率及转矩密度几乎没有负面影响。其中的原理可以这样来说明齿槽转矩是由于转子的磁体极转变区域(Magenet- PolUberghge )与定子的槽缝之间的相互作用而产生的。所述波纹状的表面形貌区的那些根据本专利技术设计的凹坑原则上也会引起转矩波动，但是，这种转矩波动由于在周向上与槽缝错开，因而与齿槽转矩相位相反，振幅相同。这些由根据本专利技术的材料凹坑(Material-Aussparimg)导致的转矩波动与原来的齿槽转矩互相叠加，导致的结果是两者完全或者至少部分抵消。下面将对其他的特别设计特征进行更详细的阐述。 附图说明为此，在下文中将借助于附图以及在图中绘出的优选实施例对本专利技术进行进一步的说明。其中图1至图3分别示出了优选制成外转子电机的根据本专利技术的电机的不同实施变例的简化的示意性半部分截面图；图4是与图2 —样的视图，图中示出了额外标出的角度；本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．电机（１），该电机具有定子（２）与径向对称的永磁体励磁的转子（４），所述转子被设计成能够相对于共轴的定子（２）旋转，而且旋转是围绕共同的电机轴（Ｘ）进行的，其中，所述定子（２）具有径向对称的铁心（６），该铁心具有一定数量（Ｎ）的在周向上各自通过定子槽（８）与槽缝（８ａ）相邻的定子齿（１０），以及其中，所述转子（４）具有一定数量（Ｐ）的分散安置在圆周上且通过极转变区域（１４ａ）相邻的极磁体（１４），而且，在转子的极磁体（１４）与所述定子齿（１０）之间径向地构造有沿圆周走向的气隙（１８），其特征在于，每一定子齿（１０）均在它朝向气隙（１８）的表面（２０）上具有浮雕状的表面形貌区（２２），该表面形貌区从其在周向上由相邻的两侧槽缝（８ａ）限定边界的面区域出发，在局部上径向地拓展所述气隙（１８），而且该表面形貌区具有至少一个凹坑（２４），并且在周向上是以连续的、呈波纹状的、没有缺口与棱边的方式延伸的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克罗特施，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE