磁阻電動的製造方法
2023-05-12 03:14:11 2
磁阻電動的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種磁阻電動機，該磁阻電動機帶有一轉子和一定子，該定子帶有由至少一個定子線圈纏繞的、單側敞開的繞組芯，該繞組芯帶有布置在周邊上的、分別相互間隔開的、構成磁軛對的磁軛，其中，在所述磁軛對之間徑向地嵌入轉子的多個分布在周邊上的、周期性地調節所述磁軛之間的磁通的齒。為了有利地改變磁軛和齒的磁通的特性曲線，所述齒在所述轉子的轉動方向上與所述磁軛形成根據旋轉角度連續產生的面交疊。
【專利說明】磁阻電動機
[0001]本發明涉及一種磁阻電動機，該磁阻電動機帶有一轉子和一定子，該定子帶有由至少一個定子線圈纏繞的、單側敞開的繞組芯，該繞組芯帶有布置在周邊上的、分別相互間隔開的、構成磁軛對的磁軛，其中，在所述磁軛之間徑向地嵌入轉子的多個分布在周邊上的、周期性地調節所述磁軛之間的磁通的齒。
[0002]這類磁阻電動機例如以橫向磁通電機形式由W01999019861A1已知。在這裡，定子由多個沿轉子的旋轉軸線相互挨著布置的定子線圈構成，繞組芯以這些線圈纏繞。繞組芯具有多個帶有相互間隔開的磁軛的磁軛對，其中，這些磁軛對為了構成一相而在其軸向之間包圍一定子線圈並且在徑向外側通過磁軛的相互間隔構成敞開的磁迴路。為了構成多個相，多個定子線圈在被分布在周邊上的磁軛分隔開的情況下在軸向上沿旋轉軸線布置。在定子線圈扭轉和通電的情況下，磁軛對的磁軛之間的磁通通過分布在周邊上的轉子齒產生，這些齒在構造兩個氣隙的情況下轉入到磁軛對的磁軛軸向之間。
[0003]原則上，磁阻電動機的控制通過在所述相上起作用的通電的接通時間實現。這使得,磁場的建立必須與磁迴路的改變同步地進行。磁迴路的改變通過磁軛和齒形式的磁通導引件相對於彼此的相對運動來實現。在此，到閉合開始時，在大量的磁迴路中的每個上分別實現急劇地形成力矩，並且因此，磁通關於轉子的扭轉角度的特性曲線過於陡峭和尖銳。此外，這會導致不希望的噪聲形成。由此，尤其在較高轉速的情況下，使得時間準確地控制定子線圈變得困難。因此，在高極性的磁阻電動機的情況下必須尤其對機械公差提出極高的要求，以使附加於控制錯誤出現的、由公差引起的錯誤最小化。
[0004]因此，本發明的任務在於，這樣改進磁阻電動機，使得產生較平的特性曲線並且尤其在高極性磁阻電動機的情況下實現改進控制。在此，尤其也應實現小的噪聲形成。
[0005]該任務通過一種磁阻電動機解決，該磁阻電動機帶有一轉子和一定子，該定子帶有由至少一個定子線圈纏繞的、單側敞開的繞組芯，該繞組芯帶有布置在周邊上的、分別相互間隔開的、構成磁軛對的磁軛，其中，在所述磁軛之間徑向地嵌入有多個分布在周邊上的、周期性地調節所述磁軛之間的磁通的轉子齒，並且，所述齒在所述轉子的轉動方向上與所述磁軛形成根據旋轉角度連續產生的面交疊。通過連續地隨著轉子相對於定子的扭轉角度而升高的、例如呈在周向方向上相互扭轉角度的交疊面形式的面交疊，能夠避免在經過旋轉軸線徑向向外筆直走向的磁軛和齒的情況中的跳躍式運轉形式的交疊。由此，產生連續發展的磁通和力矩，這些磁通和力矩可較簡單地控制並且具有較小的誤差敏感性，從而使定子線圈的電控制變得簡單。
[0006]磁通導引件(齒和/或磁軛)的構造方式直接對磁通的特性曲線起作用，所述特性曲線例如由於交疊面的連續構造而尤其在其升高側和衰減側上被構造成更少地陡峭並且總地更寬，由此，可改進控制時間和噪聲行為。因此可能的是，通過有目的地選擇磁通導引件的幾何尺寸來有利地設計磁迴路的閉合和打開。此外，這樣影響特性曲線，使得峰值最大值移向更大的扭轉角度。磁迴路的所完成的功保持在和具有隨著增加的扭轉角度而跳躍式地升高的交疊面交疊的磁迴路中類似的水平上。
[0007]特別有利的是，在橫向磁通電機中應用根據扭轉角度連續地交疊的交疊面。在這裡,構造為齒的、在相互軸向間隔開的磁軛的磁軛對的磁軛之間產生磁通的磁通導弓I板材從周向方向上觀察構造成楔形的。由於這些楔的角度，磁軛和齒首先在徑向外側交疊，其中，隨著轉子相對於磁軛的扭轉角度增加，交疊面連續地增加，以便然後在超過具有最大可能的磁通的最大交疊面之後重又連續地下降。
[0008]齒上的楔形的展現可以通過附加地在基本上在周向方向上設有原始矩形橫截面的齒上藉助於附加地安裝的磁通導引件來設置。替代地，齒的楔形可以構造在優選由板材構成的磁通導引板材上，這些板材相互疊置成固定在轉子上的、具有分布在周邊上的齒的環形。在這裡，所述楔形可以一體式地設置在齒上，其中，每個齒本身可以由多個相互疊置的、規定所述楔形構造的板材件構成。
[0009]根據本發明的構想，磁阻電動機可以設置為內轉子或外轉子，其中，在優選外轉子的情況下，繞組芯具有磁軛的徑向向外構造成U形的磁軛對,其中,在轉子上從徑向外側向徑向內側加寬並在周邊上優選以磁軛對的相同數量分布的、在周向方向上構造成楔形的齒徑向地嵌入到磁軛之間，並且，所述齒和磁軛分別構成相互軸向地面對的交疊面，這些交疊面隨著增加的扭轉角度連續地增加並且重又下降。
[0010]根據一特別有利的實施例，磁阻電動機構造成多相的。例如，一個橫向磁通電機具有多個沿轉子的旋轉軸線布置的、分別帶有一個定子線圈的相，這些相分別由分布在周邊上的、配屬於繞組芯的磁軛的一個平面構成。在此，這些磁軛在徑向內側相互連接，從而根據定子線圈的布線而定，這些軸向對置的、包圍待通電的線圈的磁軛分別構成一磁軛對並且該磁軛對的磁迴路通過一在徑向外側嵌入到該磁軛對的磁軛中的齒來閉合。在此，已經證實有利的是，繞組芯的磁軛沿著旋轉軸線在周向方向上錯開。磁軛可以這樣相互錯開，使得繞組芯的軸向在前的磁軛和軸向在後的磁軛之間的角間距通過在軸向上沿旋轉軸線布置的磁軛均勻地協調。由此，在轉子的一轉上形成的、均勻的力矩發展，通過在各個相的定子線圈軸向循環地連續通電的情況下形成磁通來得到。
[0011]根據在圖1至4中示出的實施例進一步闡明本發明。附圖示出:
[0012]圖1示出構造為橫向磁通電機的磁阻電動機的定子的三維視圖，
[0013]圖2示出圖1的定子的正視圖與轉子的一齒，
[0014]圖3示出圖3的細節圖，
[0015]圖4a至4c示出圖1至3的定子的細節圖與轉子的齒。
[0016]圖1以三維視圖示出未完整示出的、構造為外轉子4形式的橫向磁通電機3的磁阻電動機I的定子2。定子2以未示出的方式無相對轉動地與殼體構件或類似物連接。繞組芯5優選由大量相互連接的、軟磁性的磁通導引板材6構成並且具有分布在周邊上的、相互軸向間隔開的、軟磁性的磁軛7，這些磁軛在周邊上分布地構成分別相互軸向間隔開的磁軛平面8，在這些磁軛平面之間分別軸向地布置定子線圈9。每兩個布置在同一周邊上並且將一定子線圈9軸向地包圍在它們之間的磁軛V構成一磁軛對10。
[0017]繞定子2布置(未示出)並且繞旋轉軸線A旋轉的轉子具有徑向向內指向的、軟磁性的、齒形式的磁通導引板材，這些齒分布在周邊上並且在構成齒平面的情況下分別嵌入到沿旋轉軸線A並且分布在周邊上的磁軛對10的磁軛V之間。在這裡，在轉子相應地扭轉角度時，每個齒分別與一磁軛對10的磁軛7』構成一閉合的磁迴路,在所配屬的定子線圈9通電的情況下在該磁迴路上構成磁通。在示出的實施例中,磁軛7沿旋轉軸線A成列地布置。這些磁軛也可以在周邊上這樣扭轉，使得各個磁軛平面8的磁軛7沿旋轉軸線A均勻地相互扭轉並且佔有分布在周邊上的磁軛7的分度圓的齒距段之間的位置。
[0018]圖2以正視圖示出圖1的定子2與轉子的在周邊上分布地布置的齒的單個齒11。該齒11在周向方向上構造成楔形的並且在圖2中在周向方向上布置在磁軛對10a，IOb的兩個在周向方向上相鄰的磁軛7a, 7b之間，從而磁軛對10a, IOb中沒有一個的磁迴路是閉合的並且因此不存在磁通或僅存在可被忽略的磁通。在轉子和由此齒11向箭頭12的方向繞旋轉軸線A繼續扭轉時，齒11旋轉到磁軛對IOb中並且使該磁軛對的磁迴路閉合，其中，如果所配屬的定子線圈9通電，則磁通流動。
[0019]圖3示出齒11的交疊面13和處於它後面的磁軛7的交疊面14。交疊面13通過齒11的楔形構成而構造成梯形的，其方式是，齒11的具有矩形基面13a的矩形構造藉助於在周向方向上安裝在齒11兩側上的附加磁通導引件15來附上附加面13b。磁軛7的和軸向對置的、構成(未示出的)磁軛對的磁軛的交疊面14保持不變。在具有矩形基面13a的齒11的原始狀態下，基面13a和軸向對置的磁軛的交疊面14跳躍式地交疊。由此，閉合磁迴路的以關於扭轉角度沿交疊而改變的磁通的形式的特性曲線構造成陡峭地升高隨後陡峭地下降。由此，在定子線圈9通電的情況下，由於所出現的磁力矩引起的相應強的加速度通過分布在周邊上的齒11作用在定子上。這些磁力矩使得轉子的可控性差，進而使得定子線圈的與旋轉角度有關的通電的可控性差，並且會導致不希望的噪聲形成。通過附加上附加面13b，在扭轉增加的情況下，由於通過齒11的楔形而在交疊面13，14之間調節的角度α，交疊面的連續的非跳躍式構成產生磁力矩的顯著更平緩的特性曲線，該磁力矩使轉子不猛然地加速，從而定子線圈9的通電的角度控制能夠更簡單地並且更準確地(例如以1°至2。的精度)實現並且產生更小的噪聲負載。
[0020]圖4a至4c分別詳細地示出圖1的磁阻電動機I的局部。圖4a示出齒11的斜視圖，該齒帶有在周向方向上在沿向箭頭16方向的旋轉方向上相互跟隨的磁軛對10c，IOd之間的、使該齒楔形擴寬的磁通導引件15。圖4b示出看向沿旋轉軸線A (圖1)前後布置的、用於形成磁阻電動機I的不同相的磁軛對10』，10」的狹隙18中的圖。在這裡，齒11向旋轉軸線A的跟隨箭頭16的方向運動。圖4c示出在周向方向上布置的、一側由磁軛7a，7b並且另一側由7c，7d構成的磁軛對10c，IOd的俯視圖。磁軛7a，7b, 7c, 7d在其之間接收定子線圈9以及轉子的分布在周邊上的楔形齒，示例性示出這些齒中的齒11。在這些齒(如齒11)和磁軛7a，7b, 7c, 7d之間，根據轉子的扭轉角度，在保持氣隙17並構成交疊面13，14的情況下，在周邊上先後產生磁軛對10c，IOd的磁迴路。
[0021]附圖標記列表
[0022]I 磁阻電動機
[0023]2 定子
[0024]3 橫向磁通電機
[0025]4 外轉子
[0026]5 繞組芯
[0027]6 磁通導引板材
[0028]7 磁軛
[0029]7a 磁軛[0030]7b磁軛
[0031]7c磁軛
[0032]7d磁軛
[0033]7』磁軛
[0034]8磁軛平面
[0035]9定子線圈
[0036]10磁軛對
[0037]IOa磁軛對
[0038]IOb磁軛對
[0039]IOc磁軛對
[0040]IOd磁軛對
[0041]10』磁軛對
[0042]10」磁軛對[0043]11齒
[0044]12箭頭
[0045]13交疊面
[0046]13a基面
[0047]13b附加面
[0048]14交疊面
[0049]15磁通導引件
[0050]16箭頭
[0051]17氣隙
[0052]18狹隙
[0053]A旋轉軸線
[0054]α角度
【權利要求】
1.磁阻電動機(1)，該磁阻電動機帶有一轉子和一定子(2)，該定子帶有由至少一個定子線圈(9)纏繞的、單側敞開的繞組芯(5)，該繞組芯帶有布置在周邊上的、分別相互間隔開的、構成磁軛對(10a，10b, 10c, 10d, 10，，10」)的磁軛(7a，7b, 7c, 7d，7』)，其中，在所述磁軛對(10a，10b, 10c, IOd, 10』，10」)之間徑向地嵌入轉子的多個分布在所述周邊上的、周期性地調節所述磁軛(7a, 7b, 7c, 7d，7』)之間的磁通的齒(11 )，其特徵在於，所述齒(11)在所述轉子的轉動方向上與所述磁軛(7a，7b, 7c, 7d, 7』)形成根據旋轉角度連續產生的面交疊。
2.根據權利要求1的磁阻電動機(1)，所述磁阻電動機構造為橫向磁通電機(3)，並且，從周向方向上觀察，所述齒(11)構造成楔形的。
3.根據權利要求2的磁阻電動機(I)，其特徵在於，在所述齒(11)上安裝有構成楔形的磁通導引件(15)。
4.根據權利要求2的磁阻電動機(1)，其特徵在於，所述齒一體式地構造成楔形的。
5.根據權利要求1至4中任一項的磁阻電動機(1)，其特徵在於，所述磁阻電動機構造為外轉子電動機(4)。
6.根據權利要求1至5中任一項的磁阻電動機(1)，其特徵在於，所述磁阻電動機由多個沿所述轉子的旋轉軸線(A)布置的相構成，所述相分別帶有一定子線圈(9)和分布在所述周邊上的磁軛(7a，7b, 7c, 7d, 7』)的一些構成所述繞組芯(5)的、將所述定子線圈(9)相互分界的磁軛平面(8)。
7.根據權利要求6的磁阻電動機(1)，其特徵在於，所述相的所述磁軛(7a, 7b, 7c, 7d, V )沿著所述旋轉軸線(A)在周向方向上錯開。
【文檔編號】H02K19/10GK103493345SQ201280008453
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年1月31日 優先權日:2011年2月10日
【發明者】M·格拉曼 申請人:舍弗勒技術股份兩合公司