[發明專利]具有減少的轉矩波動的永磁體勵磁的同步電機

有效

• 申請號: 200910150294.5
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101615833A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 烏多·加斯曼;羅爾夫·福爾默;邁克爾·察斯特羅
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K21/16
• 分類號: H02K21/16;H02K21/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 吳貴明;李 慧

技術領域

本發明涉及一種永磁體勵磁的同步電機，該同步電機設計用于三相運行。該同步電機具有：定子，在該定子中每個齒部由線圈繞組圍繞，且該定子具有槽數q＝1/2；以及轉子，在該轉子上設置了永磁體，該永磁體具有沿圓周方向的極隙和相關于軸向方向的斜面。

背景技術

具有定子(該定子具有圍繞每個齒部的線圈繞組且該定子具有槽數q＝1/2)的三相的PM-同步電機(永磁體勵磁的)具有轉矩波動，該轉矩波動特別由定子場和轉子場的第5和第7諧波引起。在此，槽數相當于定子槽數N1的數量除以極2p的數量的三倍，也就是說q＝N1/(3×2p)。當轉子場的第5諧波與定子場的第5諧波耦合且同時這兩個場具有不同于轉子轉數的另一個轉數時，則也例如產生轉矩波動。

由于較簡單的制造技術，在磁極之間的大的極隙是有意義的。然而當極隙處于20％至42.9％的極距τ_p之間時，諧波以及進而由此引起的振動轉矩因此也特別大的。所以，迄今為止幾乎沒有具有在該范圍中的極隙的機器是利用槽數q＝1/2制造的。

關于轉矩波動，迄今為止通常采用下述措施來減少或消除轉子的第5和第7諧波。這例如通過利用磁體和/或磁體的傾斜或分段來對轉子進行有目的的極覆蓋來實現。

由出版物WO?2004/109894A1公開了一種這樣類型的永磁體勵磁的同步電機。通過一半的槽距0.5×Tn的斜面或通過3/5×Tn的斜面而實現轉子場的第5諧波的完全的消除。在此，Tn稱為槽距。在3/7×Tn的斜面的情況下，消除了轉子場的第7諧波。槽距Tn的這種60％的斜面與85％的極覆蓋的組合不僅導致第5而且也導致第7諧波的完全衰減或消除。3/7×Tn的斜面與約80％的極覆蓋的組合也不僅導致第5而且也導致第7諧波的完全衰減或消除。

發明內容

因此，本發明的目的在于，在小的總轉矩波動的情況下對具有槽數q＝1/2的三相的PM-同步電機的制造技術加以簡化和因此也擴大用于這種機器的設計自由度。

根據本發明，該目的通過根據權利要求1的永磁體勵磁的同步電機來實現，該同步電機設計用于三相運行，該同步電機具有：定子，在該定子中每個齒部由線圈繞組圍繞，且該定子具有槽數q＝1/2；以及轉子，在該轉子上設置了永磁體，該永磁體具有沿圓周方向的極隙和相關于軸向方向的斜面，其中極隙和斜面是這樣確定尺寸的，即由各自的定子場和轉子場的第5和第7諧波所引起的振動轉矩相互減小。斜面在軸向投影中相關于40％至57.2％的極距在圓周方向上具有一斜面角度。為了隨后盡可能地抵消第5和第7諧波引起的振動轉矩，相關于極距的極隙應處于20％至42.9％的范圍中。

根據一個特別優選的實施例，取決于極隙/極距的比例plbpt的斜面角度/極距的比例schdpt適用于以下公式：schdpt＝-0.75×pldpt+72.2％。一旦斜面角度和極隙滿足該函數，就可期待振動轉矩的幾乎完全的補償。

然而取決于極隙/極距的比例pldpt的斜面角度/極距的比例schdpt也可處于-0.75×pldpt+72.2％和-0.75×pldpt+72.2％-10％之間的范圍中。由此限定了一公差帶，在該公差帶中第5和第7諧波的振動轉矩絕大部分得到補償，從而總是可以期待非常小的轉矩波動，也就是說高質量的PM-同步電機。

通過該同步電機能夠以有利的方式應用相對大的極隙，也就是說保持小的極覆蓋(pole?coverage)和因此保持轉矩波動盡可能小。

優選地，由各自的定子場和轉子場的第5和第7諧波所引起的振動轉矩基本上彼此抵消。因此以幾乎最佳的方式充分利用該實際情況，即由第5諧波所引起的振動轉矩相對于該由第7諧波所引起的振動轉矩相對地指向。

同步電機的轉子基礎極對數可以與定子基礎極對數相符。

此外，為了斜面，永磁體可在圓周方向上分段。由此可成本低廉地在轉子上實現永磁體的斜面。

附圖說明

以下根據附圖更詳細地說明本發明，附圖示出：

圖1示出了穿過具有十二極的定子和八極的轉子的PM-同步電機的橫截面圖；

圖2示出了圖1的放大的局部圖；

圖3示出了在根據本發明的六極的轉子上的俯視圖；

圖4示出了圖3的轉子的正面視圖；

圖5示出了用來描繪取決于斜面和極隙的PM-同步電機的擴大的應用范圍的圖表。

具體實施方式

下面詳細描述的實施例描繪了本發明的優選的實施例。

在圖1中以橫截面圖示出了PM-同步電機。定子1具有十二個極2。在定子1的內部中的轉子3具有八個極，這些極在該視圖中由八個永磁體4代表。