[发明专利]具有低定位扭矩的三相电机

说明书

本申请是申请号为201080021066.9(国际申请号为PCT/FR2010/000363)、申请日为2010年5月11日、发明名称为“具有低定位扭矩的三相电机”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用高效永磁体的具有低定位扭矩(detent torque)的三相电机，尤其用于在工业领域或汽车领域中的高速驱动的应用。

背景技术

在电机体积和效率方面的要求导致使用高能磁体来制造转子，并且所采用的材料的能量增加得越多，就越难控制这些电机的残余扭矩(residualtorque)。

这些电机的成本不但取决于所采用的材料的成本而且还取决于制造各种构件所使用的方法的成本。因此重要的是为配件的制造和这些电机的各种部件的装配实施简单的方案。特别地，残余扭矩的控制可能导致与更经济的绕组方法不兼容的定子的形式。此外，在高速下使用这些电机要求对转子使用少量的磁极对以便降低在电机和电子设备中的损耗。

图5和图6描述了现有技术的电机，使得能够通过具有少量磁极对的转子来获得低残余扭矩。

图5的电机使用了具有2对磁极的转子和具有6个齿的定子(91)。定子磁极占用了90％的可用表面区域因此使得能够获得低残余扭矩。小的凹口宽度造成了长且困难的绕组，因而其是昂贵的且还具有欠佳的体积系数。

图6的电机也使用了具有2对磁极的转子，与图5的电机相比，每个定子磁极被划分为3个齿。此后定子绕组围绕着定子的3个齿以形成单个磁极。18个定子齿占用了70％的可用表面区域因此使得能够获得低残余扭矩，但是要求三相交错式绕组，因而其是长且昂贵的，并且不适于非常大的批量制造。

从本领域的状态中还已知的是呈现正弦磁感应强度的转子的使用，结果，使得能够减小残余扭矩。然而，为了获得例如大多数工业或汽车应用所需的残余扭矩值，这些转子的磁感应强度必须呈现极低的畸变。对于3次谐波、5次谐波和7次谐波，特别是对于后两者，这些转子的磁感应强度的谐波击穿(harmonic breakdown)必须显现出极低的百分率。特别地，通过使用高能磁体，5次谐波和7次谐波的百分率必须小于0.5％。如果5次谐波和7次谐波的百分率达到0.5％或大于0.5％，则有必要将这些转子的方案与适用于减小残余扭矩的定子的方案相结合。

图5和图6的电机有时使用呈现正弦磁感应强度的转子。

发明内容

本发明旨在通过提出一种尤其适合超大规模制造且适于具有极高能量的磁体的电机结构来改善本领域状态的缺陷，所述电机结构使用少量的磁极对(典型地为2对)、数量减少的绕组(典型地为3个)，并且在高速下呈现极低的残余扭矩以及高性能水平。

本发明提出一种坚固的电机，其呈现了低定位扭矩、良好的动态性能水平，并且由于定子和转子的简单结构而特别经济。

通过权利要求1更具体地限定了本发明的电机。

在直接或间接地从属于权利要求1的权利要求中限定了可选而有益的其它特征。

为此，本发明涉及一种由通过电绕组激励的定子部和具有N对磁极的转子形成的三相电机，定子部具有从内齿轮径向延伸出的齿。确定定子磁极的宽度，以便一方面避免在齿中的任何饱和，另一方面消除主磁化谐波(mainmagnetization harmonic)的影响；并且还通过允许将所制造的绕组置于定子的外部来实现经济的绕组。

定子磁极为直齿，其包括位于直齿的端部处的圆弧以及能够在每个侧边上被扩大或者减小的空隙，圆弧在齿的中心限定有空隙。这意味着齿的端部可以为凸出形状或凹陷形状。确定定子磁极的宽度以及形成齿的端部的圆弧的半径，以便对于每个齿获得尽可能低的残余扭矩，定子磁极的宽度被限定为在包围整个齿的中心处的角度。根据所使用的磁体的最大能量来限定形成绕组的心的齿的宽度。虽然这一能量能够在6MGOe至40MGOe的范围内变化，但是在所有的情形下，定子磁极表示小于60％的可用表面区域。因此，保证了绕组的便易。

如图12所示，根据磁体的能量以及根据磁化谐波如果齿的端部的几何形状为适宜的，则其通常仍然遵守同一个规则，使得能够限定与定子磁极的侧边相切的角α。

因为对于每个齿均分别获得了残余扭矩的消除，所以无需像在现有技术的特定电机中那样去寻求两个齿或一组齿之间的扭矩补偿。在保持残余扭矩、电机扭矩常数以及工业化的便易方面的所有优势的同时，定子齿数量和转子磁极对数量之间的新的组合变得可用，因此尤其对于高速驱动应用表现出在成本和性能方面更佳的折衷。

附图说明