[发明专利]电机

说明书

本发明涉及一种电机。

电机通常包括固定于壳体的定子和可相对于定子运动的转子。转子可被支撑为例如相对于定子能转动或相对于定子能线性移动。电机属于电—机械能量转换器。在该上下文中，它们可作为电动机或发电机而操作。

例如，电机可用于驱动机动车。为达到此目的以及用于其它应用，获得电机操作表现的限定特性可是有利的。扭矩、声学性能、铁损、以及绕组损耗和磁体损耗均可包括在这些特性之中。

具有集中绕组的电机的定子区别于具有分布绕组的电机的定子之处在于紧凑设计。诸如分数槽绕组的绕组类型容许极对数和槽口数的不同组合形式。转子中的极对数量可理解为极对数，而定子中的槽口作用为容纳绕组。

在机动车驱动系统中的电机情况下，具有三个电相的电机是多相电机中最常用的。在此，三相电机可连接到具有三个相的三相电气系统，三个相相对于彼此移相120°。

转子中的每个磁极对包括两个磁极，北极和南极。

每个极和每个相中的槽口数量限定为：q＝Qs/(2*p*m)，其中，m表示相位数量，Qs是槽口数量，P是转子中的极对数量。

作为工作波施加于具有集中绕组的电机中的波不一定是主波。利用磁通势的较高阶谐波分量作为工作波可是相当有利的。

例如，文献US 2007/0194650 A1描述一种包括十二个槽口和十个极的电机。在这种类型的电机中，定子在操作中感生的磁通势不依照简易正弦波分布。而是，当例如用傅立叶分解来分析磁通势及其谐波分量时，明显出现了很多非期望的谐波分量。在此，除用作电机的工作波外的所有谐波分量都是非期望的，因为它们可导致损耗，另外可造成非期望的声学损伤。

术语“次谐波”将要与工作波相关。

举例而言，第五或第七谐波分量可用作包括具有集中绕组的定子的电机中的工作波，两个相邻齿之间设置有绕组方向(winding sense)相反的股线(有时也称作“相”)的线圈。以基本形式，这导致形成具有十二个槽口和十个极、或十二个槽口和十四个极的电机。在此，槽口数量的全部整数倍数和极数的全部整数倍数也是可能的。

工作波也可称作同步分量。可由电流量、磁通势分布和磁通密度分布计算出电机扭矩。

为了产生与时间无关的扭矩，在考虑到最低对称性时转子的极对数量必须就所述对称性而与磁通势的主波的谐波阶数一致。所需对称性可例如在旋转电机的四分之一周长或二分之一周长上给出。

从引述文献US 2007/0194650 A1中已知一种用于减小次谐波分量的措施。然而，在该参考文献中，每个线圈分成两个线圈，因此所获得的多个线圈系统相对于彼此移相(shift)。然而，这种措施使得绕组系统和电机复杂化，并提高了其价格。

本发明的目的是以较低花费实现电机中的次谐波分量的减小。

根据本发明，该目的由包括独立权利要求的特征的电机实现。在从属权利要求中分别限定了具体实施方式和进一步的改进。

在基于建议原理的一个实施方式中，电机包括定子和能相对于定子运动的转子。定子包括用于容纳电绕组的槽口。在工作中，磁通势的工作波与磁通的基波不同。同时，在至少一个定子部分处设置有用于所述磁通的基波的机械阻障。

所述磁通可理解为定子中的磁通、和/或定子与转子之间气隙内的磁通。

在此，机械阻障设计为使得基波减弱，而工作波保持实质上未受影响或仅在较小程度上受到影响。机械阻障妨碍基波的形成。在该上下文中，基波可理解为相对于工作波的次谐波分量。

基于建议原理实现的次谐波分量的显著减小，可仅通过在定子中实施的机械措施而实现。

在这样做时，可在转子中和/或绕组中添加其它措施；然而，这并不是强制性的。

在一个实施方式中，定子设计为具有集中绕组的定子，其中定子的各自形成于定子的相邻槽口之间的两个相邻齿设置有股线的沿相反绕线方向的线圈。

在一个实施方式中，采用绕定子的相应齿缠绕的集中绕组。在这种配置中，不一定定子的每个齿都承载绕组。

在一个实施方式中，定子的所述至少一个部分位于定子的设置有电机的定子绕组的共用股线的线圈的两个区域之间。不同股线分配给多相绕组的不同电相。例如，在三相绕组的示例中可设置三个股线。

在一个实施方式中，在定子中设置若干个机械阻障。

优选地，如果提供旋转电机，则所述若干个机械阻障沿定子的圆周规则地分布。在转子相对于定子进行线性运动的情况下，机械阻障可沿直线等距设置。

对于具有十二个槽口和十个或十四个极的电机而言，举例而言，六个机械阻障可沿圆周规则地分布，意味着在每隔60°的距离处设有一个机械阻障。