[发明专利]具有减小的定位转矩的电机,尤其是永磁励磁式同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种永磁励磁式同步电机，其具有带有安放的永磁体的转子。 

背景技术

具有永磁励磁的电机在现有技术中是公知的。例如，可以设置转动的同步电机，该同步电机具有置入定子内部的转子形式的转子。该转子设有产生激励磁场的永磁体。如此布置这些永磁体，以便构成转子磁极。磁场朝定子的方向(即，径向向外)延伸通过转子磁极，以便与由定子处的定子线圈产生的磁场相互作用。 

存在不同的转子结构。其中的一种转子结构为：借助由薄片组成的摩擦片组来构造转子，这些薄片共同构成圆柱体形的转子体，在该转子体的壳面上安装(例如，粘贴)相应地成形的永磁体。这些永磁体通常具有相同的尺寸并且在切线方向上等距离地分布在转子的壳面上。 

迄今，在已知的同步电机中，永磁体的外轮廓匹配于定子的定子齿的轮廓，以使得定子齿的指向内部的末端(即，所谓的齿顶)与永磁体的外表面之间形成相同厚度的气隙。 

为了达成这点，必须在将永磁体安放到转子内部之前使永磁体相应地成形，其中待安放到转子内部的壳面上的表面与面对定子齿的外表面具有不同的半径。此类永磁体的成形或生产在技术上是昂贵的并且使此类电机的生产变得困难。 

此外，就此类具有安放的永磁体的电机而言，至少在不通电的状态中会出现定位转矩(Rastmoment)。这些定位转矩对应于数值和方向取决于转子的角度位置的转矩。转子嵌入到在其中定子的一个或多个磁极转变分别面对转子的一个磁极转变的位置中。在许多应用中，定位转矩带来干扰或者意味着安全性风险。一个示例是机动车的电气助力转向或者转向力支持。在电气支持中断时，应当可以用人力来使机动车转向。在此情况下，定位转矩是干扰性的，从而使得在转向力支持中断时总归上升的事故风险再次显著上升。 

为了减小电机中的定位转矩，已知在具有转子装置(该转子装置具有嵌入的永磁体)的永磁励磁式同步电机中使转子极靴具有一定的形状。以某种方式来实现转子极靴的成形，以使得该转子极靴的外轮廓构成尽可能呈正弦形的气隙磁通密度分布。此外，转子极靴关于圆柱体形的转子体向外拱起。另外，该外轮廓导致在两个相邻的转子极靴之间形成增大的气隙。 

作为转子极靴的此类轮廓的示例的是Richter轮廓(R.Richter编著的“电机学，第一册，一般的计算元件，直流电机”第三版的第168-170页， 出版社，巴塞尔1967)。该Richter轮廓根据关于转子极靴的切线走向的二次余弦函数的倒数来设置转子极靴的成形，以便近似地达成正弦形的气隙磁通密度分布。在实践中，通过圆形的弧线轮廓来近似Richter轮廓，该弧线轮廓具有比转子外径小的半径。由此可以显著简化此类具有嵌入的永磁体的转子装置的生产。 

虽然在具有安放的永磁体的转子装置中，定位转矩和由此得到的转矩波动已小于在具有嵌入的永磁体的转子装置中的情形，但是希望在具有安放的永磁体的转子装置中进一步减小定位转矩。 

此外，必须以高昂的代价来生产具有复杂轮廓的安放的永磁体，因为这些永磁体必须从一块磁性材料中切割下来。 

发明内容

本发明的任务在于，提供一种改进的具有安放的永磁体的电机，该电机比具有Richter轮廓的电机更容易生产并且具有比传统电机小的定位转矩。 

该任务是通过根据权利要求1所述的电机以及根据并列权利要求所述的转子装置和对用于构造转子装置的永磁体的应用来解决的。 

在从属权利要求中说明其他有利的设计方案。 

根据一方面，提出一种电机。该电机包括： 

-具有多个转子磁极的转子，这些转子磁极分别具有外表面； 

-具有多个定子齿的定子，这些定子齿在朝转子的方向上分别具有齿轮廓； 

其中每个转子磁极的外表面和每个定子齿的齿轮廓分别对应于圆形的弧线轮廓，这些弧线轮廓的曲率半径具有不同的中点。 

本发明的思想在于，提供一种能够尽可能容易地生产的、具有改 善的定位转矩的电机。这是通过如下方式达成的：一方面为转子磁极选择能够容易产生的圆弧形的轮廓，并且通过选择不同的中点来选择不等于1的磁极提升比 。以此方式，可以容易地生产用于构造电机的永磁体。与不具有磁极提升的转子装置(即，永磁体的外轮廓对应于转子的半径)相比，用此类永磁体构造的转子装置具有改善的转矩波动性，即减小的定位转矩。 

此外还可提出，在将转子磁极对准到定子齿上时，在转子磁极的外表面与齿轮廓之间存在气隙，该气隙具有2.5～3的，尤其是 的磁极提升比。