[发明专利]同步机

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其使用于电动转向增力器的电机，该电机有12个定子齿和14个转子磁极。

背景技术

在电动驱动带应用于汽车中的、带机电支撑的转向系统时，需要使在轴上产生的驱动力矩的波动尽可能小。通常对这类应用使用永磁激励的电动换向同步电动机，因为这些同步电动机基于它们的功率密度、效率和调节可能性而具有优势。

在电子换向同步电动机中，通过高次谐波产生所谓的高次谐波力矩，这种高次谐波力矩会导致扭矩的强烈波动。因此必须这样来设计这类驱动器，使这些高次谐波尽可能减少或它们对扭矩变化的影响尽可能小。此外，在这类同步机中不仅在负荷下，而且在不通电的定子绕组中也会出现被称为齿槽转矩的扭矩波动。尤其在小型机器中，基于空间关系，不可能将精细分布的绕组插入衔铁，从而产生理想的正弦形气隙场。因此在小型机器中必须用气隙中的相应的高次谐波进行计算。因而有利的是，这样来设计机器，使这些高次谐波尽可能不对扭矩产生影响。

此外值得期望的是，减小这类电机的故障几率，并且在故障时，例如在绕组中短路时，将出现的制动力矩保持得相对较小。制动力矩出现，因为与电激励的机器相反的是，在永磁激励的机器中，不可能切断磁场。迄今已知的是带有12个定子齿和8个转子磁极的电机，但它们无法确保在正常无故障运行时有足够的扭矩质量。

此外已知一种有18个定子齿和8个转子磁极的电机，但它的缺陷在于，电机具有分散的绕组，在绕组中，各个相的线圈绕组在卷头中交叉并且不同相的线圈边位于定子槽中。因此在卷头和槽中会在不同相之间出现短路。

此外，已知有12个定子齿和10个转子磁极的电机，它相比有12个定子齿和8个转子磁极的电机而言，实现了较小的齿槽转矩，但相比有18个定子齿和8个转子磁极的电机而言实现了更小的扭矩质量。

有12个定子齿和8或10个转子磁极的电机为了实现小的齿槽转矩大多具有齿顶。这些齿顶使线圈绕组安装到定子齿上变得困难，并通常为了定子的紧凑的设计而要求组合的定子，因而可以实现线圈绕组高的导体装填度。组合的定子基于尺寸的公差而导致非对称性，由此会产生不利的齿槽转矩。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电机，它具有小的齿槽转矩、小的扭矩波动和在对称性的偏差方面的低敏感度。

该技术问题通过按权利要求1所述的电机解决。

有利的设计方案在从属权利要求中说明。

按照第一个方面，设一种电机。这种电机包括带14个转子磁极的转子，转子能围绕中轴线转动地布置，还具有带12个定子齿的定子，所述定子齿沿关于中轴线的径向从定子向着转子突出。每个定子齿都被至多一个仅包围相关的定子齿的定子线圈包围。

在带12个定子齿和14个转子磁极的电机的拓扑学应用中，确定了一个极小的齿槽转矩和一个较低的扭矩波动。这种拓扑学实现了将绕组设计成单齿绕组，由此能够避免在彼此交叉的定子线圈的交叉点上发生短路。由此可以确保更高的安全性。

尤其是，至少一个定子齿在其面朝转子的端部上沿切线方向不具有任何拓宽。这种拓扑学实现了无拓宽的齿顶地构造电机的定子齿，从而可以预制线圈绕组并且将其套装到定子齿上。这极大地简化了这类电机的制造。

优选设计带单齿绕组的电机，从而可以避免不同相的线圈绕组交叉。

定子线圈可以布置为，使它们分别包围一个定子齿。

尤其可以为部分或每个转子磁极配设永久磁体。

按照一种实施形式，永久磁体可以分别布置在转子磁极之一之内或之上，并且可以这样取向，使得它们的磁极分别沿径向指向。

可以在每个转子磁极之内或之上布置永久磁体，或在转子磁极内的永久磁体可以根据按交替极布置方式仅布置在每个第二转子磁极中。

此外，永久磁体分别布置在两个转子磁极之间的嵌槽内，并且这样取向，使得它们的磁极沿切向指向。

按照一种实施形式，可以在所有相邻的转子磁极之间布置永久磁体，或永久磁体按照交替极布置方式仅可以布置在每一个第二嵌槽中。

按照一种实施形式，转子磁极的面朝定子的外表面具有比通过外表面离转子的中轴线的间距确定的圆率更强的曲率。

此外，转子磁极的外表面具有李赫特轮廓（Richterkontur）或半径小于外表面离转子中轴线的间距的圆形轮廓。

按照一种实施形式，每个定子齿设有定子线圈，其中，每两个相邻的定子线圈彼此串联成一个定子线圈对，其中，该定子线圈对和与该定子线圈对对置的定子线圈配属于一个相。