[发明专利]电机和用于该电机的定子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子以及一种具有定子和转子的电机。

背景技术

电机包括位置固定的定子和可相对于该定子运动的转子。定子包括凹槽，电绕组能够插入到所述凹槽中。这种电机通常具有一个或多个永久磁体，所述永久磁体各具有北极和南极。由此产生电机的齿槽力矩，所述齿槽力矩与电机的几何形状相关。齿槽力矩导致所不期望的噪声和机械振动。此外，降低电机的能源利用率和效率。

此外，齿槽力矩或者与其关联的转矩波动导致转速的波动和控制中的问题。

最后，齿槽力矩由交互作用造成，即由磁体的磁通和定子几何形状之间的磁性引力造成，所述磁性引力导致具有转子的角度相关性的可变的磁阻。转矩波动是气隙中磁通密度的较高次谐波的交互作用的结果，所述交互作用由转子磁体和定子电流引起。在凸极转子拓扑中，出现转矩波动的附加的分量作为定子电流的磁通和转子的磁导的较高次谐波之间的交互作用的结果。

在工业应用中，存在对于具有小的转矩波动和小的齿槽力矩的新式马达的需求。转矩波动和齿槽力矩例如应当小于额定转矩的5%或0.5%。

在文献“Cogging Torque Reduction in a Permanent Magnet Wind Turbine Generator”E.Muljadi和J.Green,21.American Society of Mechanical Engineers,Wind Energy Symposium,Reno,Nevada,2002年1月14日至17日,NREL/CP-500-30768中提出，在风力涡轮机中降低齿槽力矩。为此，考虑同样的气隙、极宽的影响和转子的倾斜位置。

然而这些方案中的缺点是，效率的降低和/或制造成本的提高。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种电机和一种用于电机的转子，其中在良好的效率和低制造耗费的情况下可以实现降低的齿槽力矩和更小的转矩波动。

所述目的通过独立权利要求的特征来实现。改进形式和设计方案是从属权利要求的主题。

在一个实施方案中，用于电机的定子包括至少两个分定子。分定子共同形成用于电机的定子。每个分定子包括用于容纳绕组的凹槽。凹槽具有凹槽开口。至少一个第二分定子的凹槽的凹槽开口沿周向方向相对于第一分定子的凹槽的凹槽开口位置偏移。两个分定子轴向地和/或在周向方向上彼此组合。

优选地，凹槽开口朝向电机的气隙定向。

例如，第一分定子的凹槽的凹槽开口的对称轴线沿着一个方向相对于凹槽的对称轴线偏移第一角度，而设计：至少一个第二分定子的凹槽开口的对称轴线相对于所述第二分定子的凹槽的对称轴线沿着相反方向偏移相同的或者不同的角度。

凹槽开口的偏移引起齿槽力矩的转矩曲线相应地偏移特定的角度。将定子分成多个分定子实现下述配置：在所述配置中，转矩的齿槽力矩曲线本身借助分定子的凹槽开口的不同位置刚好相互抵消。换而言之，通过分定子的凹槽开口的适当的相对偏移实现使电机的总定子的齿槽力矩消失。这例如当分定子的齿槽力矩曲线相互偏移180°进而曲线完全地相互抵消时才是这种情况。

与倾斜的转子相反，所提出原理具有至少两个分定子，定子在轴向方向上或者在周向方向上划分成所述分定子，以及凹槽开口的偏移能够以相对较低的耗费在批量生产中制造。因此得到低成本的实现方案。在此，电机的效率以及其它的性能参数基本上保持不变。

在一个改进形式中，至少一个第二分定子的凹槽的凹槽开口相对于第一分定子的凹槽的凹槽开口沿轴向方向上或者沿周向方向偏移，使得分定子的齿槽力矩相互抵消，和/或降低转矩波动。

在改进形式中除了凹槽开口的偏移之外，电机的定子被划分成的分定子具有相同的结构和尤其相同的几何形状。

特别是，构成在相邻的凹槽之间的齿部具有同样的极形和极宽，并且仅在凹槽开口的位置方面不同，所述凹槽开口配属于不同的分定子。

根据所提出原理提出轴向地补偿齿槽力矩。为此，在所述分定子的一个中能够附加地设置有加深的凹槽。

在周向方向上划分定子时，例如能够在一个分定子中沿着环周在定子的在横截面中呈半圆形的区段中设计凹槽开口向右偏移，并且在相对置的半个区段中，也就是说在另一个分定子中能够设计凹槽开口向左偏移绝对值相同的角度。

在另一个实施方式中设有电机，所述电机包括如前文所述的定子。转子设置成可相对于定子旋转地安装。转子能够如在常规的电机中一样构成并且例如能够包括永久磁体。