[发明专利]同步电机

说明书

一种同步电机，包括带有定子线圈的定子以及带有转子极和永磁体的转子，其中每个转子极的面对定子的端侧具有叠加于基本轮廓的径向的波动。

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的同步电机，其具有带有定子线圈的定子以及带有分布在圆周上的转子极和永磁体的转子。

背景技术

在DE 10 2007 029 157 A1中描述了一种同步电机，其定子构造有十二个定子齿并且其转子构造有十个转子极。所述转子极相互间通过气隙分开并且构造成正弦极，其中转子和定子之间的气隙在相邻的转子极之间径向扩张，由此产生了正弦状的气隙感应。在十二个定子齿和具有正弦状构造的转子极的十个转子极的组合中实现了以下优点，即降低了在不通电的定子绕组中产生的齿槽转矩。也降低了会导致输出的转矩显著波动的高次谐波转矩。

发明内容

按本发明的同步电机具有带有多个定子线圈的定子以及转子，所述定子线圈缠绕在定子齿上，所述转子具有分布在圆周上的转子极以及永磁体。所述同步电机涉及电子整流的电机。该同步电机可以构造成带有位于外部的定子和位于内部的转子的内转子，或者构造成带有位于内部的定子和位于外部的转子的外转子。

在定子和转子极的端侧之间存在环状间隙，其径向厚度在圆周上是变化的。为每个转子极的端侧上的基本轮廓叠加径向的波动，由此赋予转子极的端侧不平坦的与基本轮廓具有径向偏差的外轮廓。这有助于降低无载荷的齿槽转矩以及在载荷下出现的高次谐波转矩，并且同时实现了感应电压的正弦状的曲线。

考虑转子极的端侧上的不同的基本轮廓。根据一种有利的实施方式，所述转子极分别是圆弓形的，其中在相邻的转子极之间可以存在径向扩张的气隙。此外也可以的是，所述转子极共同形成圆形封闭的环绕的基本轮廓。

在替代的实施方式中也可以将所述转子极构造成正弦极，并且每个转子极具有球状的基本轮廓，其在转子极中间的径向延伸尺度是最大的，其中该径向延伸尺度朝着转子极的两个侧面下降。

在每种情况下，也就是无论在圆弓形的或者圆形的基本轮廓中、还是在非圆弓形的或者非圆形的基本轮廓中，都为该基本轮廓叠加径向的波动，其中沿着圆周方向看，所述波动全都占据每个转子极的至少一个波或者振荡。

例如可以通过多项式组确定转子极的面对定子的端侧上的径向波动，该多项式组在每个转子极上分段地由第n级多项式组成。以以下方式实现这一点，即转子极的径向延伸尺度围绕中间值-转子极的端侧上的基本轮廓-波动。

所述实施方式具有以下优点，即由于转子极的径向的端侧构造成多项式组（样条曲线（spline）），不仅明显降低了齿槽转矩，而且也明显降低了高次谐波转矩。这尤其适用于具有十二个定子线圈或者定子齿以及八个转子极的同步电机的实施方式中。

根据一种有利的实施方式，每个转子极上的多项式组分段地由最高三阶的多项式组成。由此涉及三次多项式，其中必要时也考虑二次多项式或者线性的多项式。可以在每个转子极上仅仅设置同阶多项式，或者在替代的实施方式中设置多个不同阶多项式。

通过以下方式形成所述多项式，即具有更大或更小半径的单个点作为转子极的端侧上的基本轮廓形成，并且这些点通过多项式进行联系，该多项式优选最高三阶。

所述转子极的径向延伸尺度围绕中间值或者名义值的波动宽度比较小，其例如最大为转子极的名义值半径的5%。这种比较小的波动宽度对齿槽转矩的降低产生积极作用。

根据另一有利的实施方式，在每个转子极上围绕基本轮廓构造波动的多个径向最小值和最大值，例如每个转子极在面对定子的端侧上至少四个最小值和至少四个最大值。这种较高数量的最小值和最大值也确保了齿槽转矩的降低。

根据又一个其它有利的实施方式，多个最小值和多个最大值分别具有不同的径向延伸尺度。由此，在转子极的端侧上-以及必要时也在相邻的转子极之间-产生不规则的径向曲线，其反作用于齿槽转矩的形成。