[发明专利]永磁体同步马达和伺服转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁体同步马达，特别是三相电马达。本发明还涉及一种机动车的电伺服转向装置。

背景技术

这样的永磁体同步马达例如用在机动车的驱动装置中，特别是用在伺服转向系统等中。

图1示意地示出用于机动车的普遍公知的伺服转向装置100的结构和工作原理。这里所示出的伺服转向装置包括：转向传动件101、带有未详细绘出的转向轮的转向轴102以及具有控制单元104的伺服驱动装置103。转向杆107与转向传动件101借助小齿轮105而处于相互配合中。转向传动件101在这里具有齿杆(仅象征性地由双箭头示出)，所述齿杆与小齿轮105相连接。小齿轮105与转向轮借助转向轴102能转动地联接。转向杆107与机动车的能转向的轮106保持相互配合

伺服驱动装置103例如装备有三相电马达并且带有控制单元104地在这里装设在转向轮与转向传动件101之间。伺服驱动装置103用作转向过程中的辅助机制，方式为：该伺服驱动装置与齿杆相配合。为此，伺服驱动装置103可以装设在转向柱上。

当前用作伺服驱动装置103的马达可以是无电刷的马达，例如永磁体同步马达或非同步马达。永磁体同步马达例如具有：具备定子槽的定子，在定子槽中布置有绕组；以及具备永磁体的转子。永磁体例如由稀土材料制造并且呈辐条状地布置在转子中。

这样的马达至少必须满足如下两条要求：1)效率和2)安全性。与效率相关地，诸如功率密度、最大输出转矩、转矩波动或者说波动性以及停转力矩或脉冲式力矩的参数是重要的。与安全性相关地，主要是(一个)相短接时最大制动力矩这个参数是关键的，并且例如当一个相完全短接时必须被限制为大约0.6Nm的数值。

如WO 2002/060740和EP 1028047B1所示，给出针对上述问题的示例或解决方案。

(特别是在尽可能小的结构体积、低重量、所用零件的低数目以及同时还有高效率的方面)针对在机动车中的使用条件而提高的要求以及上面提到的参数使得始终存在如下需求：提供相应改善的永磁体同步马达。

发明内容

基于上述背景，本发明的目的在于：给出一种改善的永磁体同步马达。

根据本发明，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的永磁体同步马达或/和一种具有权利要求10的特征的伺服转向装置来实现。

相应地设置有：

-永磁体同步马达、特别是三相电马达，其具有：定子，在定子中布置有其间带有定子槽的定子齿，其中，分别在定子齿上设置有至少一个由导电材料制成的绕组；具备永磁体的转子，所述永磁体呈辐条状地沿径向布置在转子中，其中，同步马达以预设的而且受限制的最大制动力矩(基于转子的预设的直径-长度比、转子极数及定子槽数目)来构造。

-机动车的伺服转向装置，其具有根据本发明的永磁体同步马达。

本发明所基于的构思在于：永磁体同步马达的最大制动力矩能够事先基于转子的事先确定的直径-长度比、转子极数及定子槽数目来确定。由此，这样的永磁体同步马达的优点在于非常低的停转力矩，这一优点与高功率密度同时还有低力矩波动性和高容错性相关联。

另一优点在于，根据本发明的永磁体同步马达具有比传统永磁体同步马达相对更低的制动力矩，其可以低至40％。

相比于传统的永磁体同步马达，根据本发明的永磁体同步马达还具有下列优点：

提高的效率(约10％)；

降低约40％的制动力矩；

降低的停转力矩；

降低的力矩波动性；

无需继电器；

可以应用三角形接线方式；

简单的定子结构。

转子的事先确定的直径-长度比表示的是定子直径与定子长度的商数。由此，简单的几何参数(其能被容易地掌控或者说控制)对于最大制动力矩的确定起决定作用。

所介绍的永磁体同步马达优选适合于机动车伺服转向装置的驱动装置。但也可以考虑其他驱动装置中的其他应用，例如电驻停制动器。

本发明的有利的构造方案和改进方案由从属权利要求以及由结合附图中的图画的说明来得出。

永磁体同步马达具有9个或12个定子槽。转子的转子极数优选为6、8、10或14。在此，可以应用定子的常见标准设计。

已经令人惊讶地发现：转子的事先确定的直径-长度比、转子极数及定子槽数目根据下表相关地示出：

转子可以在另一实施方案中具有至少一个转子组，其中，转子组数与转子长度的相关性根据下表示出：