[发明专利]电机

说明书

本发明涉及一种电机。

电机通常包括固定于外壳的定子以及相对于该定子可移动的转子。例如，可以支撑转子使得转子相对于定子可旋转或者使得转子相对于定子可线性移动。电机被归类于电动机械能量转换器的范畴。电机可以用作为电动机或发电机。

近年来，已经表明了在许多工业应用中越来越多地使用包括集中绕组的无刷电机。这些电机可以通过借助于永磁体的激励来工作以及/或者可以被实现为磁阻电机。

这种类型的电机的特点例如是在设计紧凑、制造简单、高绕组因数、低铜损以及短绕组头方面的优势。

这种电机的缺点是在工作时由定子引起的磁动势中的除了用作为电机的工作波的分量之外的大量的谐波分量。当例如借助于傅里叶分解将磁动势分成其谐波分量时获得这些谐波。

这些不期望的谐波分量的后果是转子的铁损和磁损以及定子中的铁损。在其他方面中，因为(除了用作为电机的工作波的分量之外的)谐波分量导致损耗并且还可能引起不期望的特别是听力损伤和电机工作期间的振动，所以这些谐波分量是不利的。

可以将上述集中绕组实现为单层绕组或多层绕组。这里将单层绕组理解为下述绕组：其中沿着定子的圆周的仅每隔一个齿设置有电绕组。这里，齿形成在定子的两个相邻槽之间，槽用于容置电绕组。集中绕组与分布绕组相比的区别在于每个集中绕组的线圈绕着一个齿缠绕。

本发明的目的是减少磁动势的区别于电机的工作波的谐波分量，并且以这种方式来减少上述缺点。

通过包括权利要求1所述的特征的电机来实现该目的。

在一个实施方式中，电机包括定子和相对于该定子可移动的转子。定子包括用于容置电绕组的槽。定子的齿形成在定子的相邻槽之间。在工作期间，电机具有与磁动势的磁通量的基波不同的磁动势的工作波。此外，定子包括至少一个凹部，该至少一个凹部被布置在定子的齿区域中即两个槽之间的区域中，并且该至少一个凹部基本沿径向方向延伸。

定子通常由铁制成，并且优选地借助于金属片的叠层来实现定子。因此，术语“凹部”是指不存在铁并且以使得在凹部的区域中阻碍磁通量的方式而不存在承载磁通量的材料。

绕着定子的齿来缠绕电绕组系统的线圈。作为示例，定子的每个齿或者每隔一个齿可以设置有线圈以实现单层绕组或双层绕组。也可以是其他集中绕组系统。

齿区域中的凹部使得大大减小了磁动势的任何不期望的谐波分量。没有用作为工作波的所有这些谐波分量都被认为是不期望的。这些谐波可以是较高谐波和/或子谐波，术语“较高”和术语“子”在每种情况下与用作为工作波的谐波的次数相关。

减小不期望的谐波例如被分配的次数为1的基波具有提高电机的效率和/或减小不期望的听力损伤和振动的效果。

然而，齿区域中的凹部不仅使得大大减小了基波，而且使得减小了其他不期望的谐波，甚至同时增大了用作为工作波的谐波。这样，所提出的措施甚至提高了电机的额定转矩。

由于定子的金属片的叠层不管怎样通常是冲压件，并且可以在同一操作步骤中切割出凹部，所以所提出的凹部不涉及任何明显的额外制造工作。

在一个设计中，凹部形成用于减小齿区域中的磁通量的基波的机械屏障。

这里，例如，基波衰减了50％或更多。

在一个实施方式中，由于机械屏障而在齿区域中增大了工作波。换言之，以增强工作波的方式在齿区域中形成凹部。

可以将凹部实现为定子的齿区域中的附加槽。

在一个实施方式中，凹部设置在齿区域中并且延伸到定子的轭区域中。这具有下述效果：在轭区域中也实现了不存在定子铁材料。

通过这样做，可以将槽设置在定子的面向转子的一侧上和/或定子的面背转子的一侧上。

作为可替代的方式，可以将凹部设置为从定子的面向转子的一侧到达定子的面背转子的一侧的完全穿透槽，并且因此将齿分成彼此断开的两个齿元件。这里术语“断开”与定子的铁材料中的磁通量相关，并且意味着例如设置成不存在定子铁或不存在承载磁通量的任何其他材料，或者采用了用于衰减该区域中的磁通量的其他措施。

在分离的定子区域的情况下，定子包括沿着圆周布置的多个定子区域。定子区域中的每个定子区域包括至少一个槽区域和两个相邻的相对布置的齿元件。相邻定子区域的相应齿元件彼此耦接或者通过凹部彼此被间隔开。