用于電機(jī)的機(jī)器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的機(jī)器組件（1），所述機(jī)器組件具有磁軛區(qū)域（4）和從所述磁軛區(qū)域（4）上延伸的組件齒（3），所述組件齒（3）如此彼此隔開，從而分別在所述組件齒（3）中的兩個組件齒之間構(gòu)成槽（2）；其中所述組件齒（3）具有齒桿部（31）和沿著延伸方向與所述磁軛區(qū)域（4）對置的齒頂（32），其中所述組件齒（3）中的至少一個組件齒的齒頂（32）沿著延伸方向具有一種齒頂高度（Z），該齒頂高度為在所述組件齒（3）之間的間距的至少0.25。
【專利說明】用于電機(jī)的機(jī)器組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般來說涉及電機(jī)的領(lǐng)域、尤其是能夠纏繞的機(jī)器組件的、比如用于同步電機(jī)的定子裝置以及類似組件的構(gòu)造。此外，本發(fā)明涉及用于在運(yùn)行中降低轉(zhuǎn)矩波動性或者用于在安全很關(guān)鍵的應(yīng)用情況中比如在用于機(jī)動車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用所述電機(jī)時降低定位力矩的措施。

【背景技術(shù)】
[0002]對于具有轉(zhuǎn)向力支持功能的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來說，一般使用電動的轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，所述電動的轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置以機(jī)電的方式支持由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向運(yùn)動。在這樣的轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置產(chǎn)生影響時，向施加在軸上的支持力矩的、允許的轉(zhuǎn)矩波動提出了很高的要求。
[0003]一般來說，在運(yùn)行時在電機(jī)中由于高次諧波而出現(xiàn)交變力矩，所述交變力矩可能導(dǎo)致太高的轉(zhuǎn)矩波動。此外，轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置通常作為電子換向的、具有永久磁體的機(jī)器來設(shè)置，對于所述電子換向的機(jī)器來說，由于永久磁體激勵的激勵磁場在定子繞組無電流時作為在運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩波動的補(bǔ)充也可能出現(xiàn)定位力矩。
[0004]在負(fù)荷下，由于在轉(zhuǎn)子中的激勵磁場的高次諧波以及在所述定子裝置中的定子磁場而出現(xiàn)這樣的交變力矩。其它的引起這樣的交變力矩的原因是在具有被掩藏的永久磁體的轉(zhuǎn)子上的磁阻力矩或者氣隙的并非恒定的寬度。轉(zhuǎn)矩波動性同樣通過布置在所述定子裝置中的定子齒的齒頂?shù)娘柡吞匦运稹?br> [0005]從現(xiàn)有技術(shù)中知道不同的、用于避免這樣的轉(zhuǎn)矩波動性或者定位力矩的措施。因此，比如通過對于在定子齒的數(shù)目與轉(zhuǎn)子極的數(shù)目之間的合適的比例的選擇，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動性及定位力矩的降低。
[0006]此外，在轉(zhuǎn)子中并且/或者在定子裝置中設(shè)置傾斜度的做法對轉(zhuǎn)矩波動性的降低來說是有利的。但是，具有傾斜的定子裝置或者傾斜的轉(zhuǎn)子的電機(jī)的制造由制造技術(shù)的眼光看來引起巨大的開銷，因?yàn)橛绕鋵τ谵D(zhuǎn)子來說需要昂貴的環(huán)形磁體。
[0007]此外，為了在所述氣隙中形成磁場，所述轉(zhuǎn)子極可以設(shè)有一種輪廓，該輪廓引起所述氣隙中的磁場的、基本上正弦狀的曲線，由此可以降低在所述氣隙中的高次諧波份額并且由此可以降低在轉(zhuǎn)矩中的波動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于電機(jī)的機(jī)器組件，通過所述機(jī)器組件所述電機(jī)在運(yùn)行中具有較小的轉(zhuǎn)矩波動性或者在未通電的狀態(tài)中具有較小的定位力矩。
[0009]該任務(wù)通過按權(quán)利要求1所述的、用于電機(jī)的機(jī)器組件并且通過按并列權(quán)利要求所述的電機(jī)得到解決。
[0010]其它的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中得到了說明。
[0011]按照第一方面，設(shè)置了一種用于電機(jī)的、具有磁軛區(qū)域和從所述磁軛區(qū)域上延伸的組件齒的機(jī)器組件，所述組件齒如此彼此隔開，從而分別在所述組件中的兩個組件齒之間構(gòu)成槽；
其中所述組件齒具有一齒桿部和一沿著延伸方向與所述磁軛區(qū)域?qū)χ玫凝X頂，
其中所述組件齒中的至少一個組件齒的齒頂沿著延伸方向具有一種齒頂高度，該齒頂高度為在所述組件齒之間的間距的至少0.25。
[0012]上述機(jī)器組件的構(gòu)思在于，避免用于高次諧波力矩的份額，所述份額由于齒頂中的磁飽和而可能在所述機(jī)器組件的組件齒中出現(xiàn)。這一點(diǎn)尤其通過以下方式來實(shí)現(xiàn)，所述齒頂依照傳統(tǒng)與齒桿部相比具有較小的、橫向于所述磁通量的走向的橫截面，所述齒頂設(shè)有擴(kuò)大的橫截面，從而可以在所有運(yùn)行狀態(tài)中避免在組件齒中出現(xiàn)磁飽和。通過所述擴(kuò)大的齒頂，在用所述機(jī)器組件構(gòu)成的電機(jī)的運(yùn)行情況中不產(chǎn)生飽和或者僅僅產(chǎn)生較小的飽和，從而可以消除或者降低取決于飽和的、對所述力矩波動性的影響。
[0013]此外，可以將在所述組件齒之間的間距定義為在所述組件齒的中心線之間的間距，或者定義為在所述槽的中心線之間的間距。
[0014]可以規(guī)定，所述齒頂具有一傾斜區(qū)域和一頂端區(qū)域，其中所述傾斜區(qū)域直接連接到所述齒桿部上并且轉(zhuǎn)入到所述頂端區(qū)域中。
[0015]尤其可以在所述傾斜區(qū)域與所述齒桿部之間設(shè)置處于110°與130°之間的角度。
[0016]按照一種實(shí)施方式，可以在所述齒桿部與通過所述磁軛區(qū)域形成的槽底之間設(shè)置處于80°與100°或者110°與130°之間的角度。
[0017]所述機(jī)器組件可以構(gòu)造為用于旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的定子裝置，并且具有用于接納轉(zhuǎn)子裝置的內(nèi)部空隙，其中所述組件齒從所述磁軛區(qū)域在徑向上向里延伸。
[0018]此外，所述齒頂高度與所述在組件齒之間的間距之間的比例最大可以為0.4。
[0019]按照另一方面，設(shè)置了一種具有一構(gòu)造為定子裝置的上述機(jī)器組件以及一轉(zhuǎn)子裝置的電機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)子裝置具有轉(zhuǎn)子極，所述轉(zhuǎn)子極的極輪廓具有正弦輪廓。
[0020]按照另一方面，設(shè)置了一種具有一構(gòu)造為定子裝置的上述機(jī)器組件和一轉(zhuǎn)子裝置的電機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)子裝置具有轉(zhuǎn)子極，并且其中所述組件齒的數(shù)目與所述轉(zhuǎn)子極的數(shù)目之間的比例為3:2。
[0021]此外，所述組件齒可以分別用由繞組線構(gòu)成的線圈來纏繞，其中兩個具有相同數(shù)目的并排布置的繞組線的繞組層連接到兩個具有在數(shù)目上增加了一的繞組線的繞組層上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面借助于附圖對實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出:
圖1是電機(jī)的定子裝置的橫截面圖示；
圖2是具有圖1的定子裝置的一個定子齒的截取部分的橫截面圖示；
圖3是用于關(guān)于齒頂高度相對于齒節(jié)距的比例來示出所述轉(zhuǎn)矩波動性的圖表；
圖4是電機(jī)的示意性的橫截面圖示；并且圖5是經(jīng)過繞線的定子裝置的截取部分連同定子齒的特定的配置的橫截面圖示。

【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1示出了柱筒狀的定子裝置I (機(jī)器組件)的、橫向于軸向方向的橫截面圖示。所述定子裝置I具有一柱筒狀的磁性的磁軛區(qū)域4 (磁軛)，十二個均勻地彼此隔開的并且尤其同樣地構(gòu)成的定子齒3 (組件齒)從所述磁軛區(qū)域4上向里伸出。所述定子裝置I優(yōu)選作為疊片組沿著軸向方向(垂直于圖樣平面)被堆放。在所述定子齒3之間有用于接納定子繞圈(未示出)的槽2。
[0024]所述磁軛區(qū)域4基本上圓筒狀地圍繞著一內(nèi)部空隙5來布置，在所述內(nèi)部空隙中可以接納轉(zhuǎn)子(未示出)。各個定子齒3從所述磁軛區(qū)域4沿著徑向方向R向里朝所述內(nèi)部空隙5的方向伸出。
[0025]在圖2中放大示出了所述定子齒3之一。所述定子齒3分別具有一齒桿部31和一齒頂32。所述齒頂32連接到所述齒桿部31的、與所述磁軛區(qū)域?qū)χ玫亩瞬可?。所述齒頂32基本上在徑向上朝所述內(nèi)部空隙5的方向延續(xù)了所述齒桿部31，其中所述齒頂32沿著(垂直于所述徑向方向R的)相切的方向T (圓周方向)相對于所述齒桿部31得到了加寬。在所述齒頂32的、與磁軛區(qū)域4對置的端部上，所述齒頂32具有一種輪廓36，該輪廓與圓筒狀的內(nèi)部空隙5相匹配。尤其所述輪廓36圓弓狀凹入地設(shè)有一種半徑，該半徑相當(dāng)于所述內(nèi)部空隙5的半徑。
[0026]按所述齒頂32的幾何上的構(gòu)造，如果在設(shè)有所述定子裝置I的電機(jī)運(yùn)行時由于定子磁場和激勵磁場的疊加而在所述齒頂32中出現(xiàn)飽和，則可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動性。
[0027]在圖3中，關(guān)于所述齒頂?shù)母叨?齒頂高度Z)的、相對于齒節(jié)距ZT的比例Z/ZT繪示出相對的轉(zhuǎn)矩波動性AM的曲線。所述齒頂高度Z作為在從所述齒桿部31到齒頂32、也就是從所述齒頂32的、沿著徑向方向與一種位置相對應(yīng)的始端-在該位置上在徑向上向里出現(xiàn)或者開始所述定子齒3的加寬部-直至所述齒頂32的、與磁軛區(qū)域4對置的端部的、過渡區(qū)的徑向位置之間的長度來產(chǎn)生。所述齒節(jié)距ZT相當(dāng)于在所述中心線MS (穿過所述定子齒3的對稱線)之間的相切的間距。所述齒節(jié)距ZT基本上相當(dāng)于所述槽節(jié)距NT，所述槽節(jié)距通過在所述槽2的中心線麗之間的相切的間距來定義。
[0028]在圖3中可以看出，大約在齒頂高度Z與齒節(jié)距ZT之間的比例為0.33時產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)矩波動性的最小值。由此，有利的是，所述由齒頂高度Z相對于齒節(jié)距ZT構(gòu)成的比例Z/ZT大約處于在0.25與0.40之間的范圍內(nèi)。尤其齒頂高度Z與齒節(jié)距ZT之間的、0.3與0.37的比例是有利的。
[0029]所述齒頂32可以設(shè)有一頂端區(qū)域33和一傾斜區(qū)域34。所述傾斜區(qū)域34直接連接到所述齒桿部31的、與磁軛區(qū)域4對置的端部上，并且斜向于所述徑向方向R并且斜向于所述相切的方向T 一直伸展到所述齒頂32的完全的相切的寬度。所述傾斜區(qū)域34比如可以以一種大約與齒頂高度Z的30到70%相當(dāng)?shù)母叨冗B接到所述齒桿部31的端部上。所述頂端齒頂區(qū)域33連接到所述傾斜區(qū)域34的、在徑向上里面的端部上，該頂端齒頂區(qū)域33一直延伸到定子齒3的、在徑向上里面的端部。
[0030]所述頂端齒頂區(qū)域33具有端面35，所述端面沿著在所述定子裝置I中的相切的方向T以一定的間距彼此對置。所述端面35之間的間距代表著所述槽2的槽開口 21。
[0031]所述擴(kuò)大的齒頂高度Z引起具有非常堅實(shí)的齒頂32的、緊湊的齒形狀，所述緊湊的齒形狀令人驚訝地很好地適合于降低轉(zhuǎn)矩波動性。由此也可以在沒有傾斜度的情況下構(gòu)造具有槽2和極的數(shù)目的、3:2的比例的電機(jī)，所述電機(jī)滿足很高的、關(guān)于轉(zhuǎn)矩波動性的降低的要求。原則上，由此也可以在轉(zhuǎn)矩波動性很關(guān)鍵的應(yīng)用情況中、比如在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置中設(shè)置這樣的電機(jī)。
[0032]在圖4中示范性地示出了一種電機(jī)的橫截面圖示,所述電機(jī)具有一如在圖1中示出的那樣的定子裝置I和一布置在所述內(nèi)部空隙5中的、設(shè)有八個轉(zhuǎn)子極7的轉(zhuǎn)子裝置6。所述轉(zhuǎn)子極7具有極輪廓，所述極輪廓具有在所述轉(zhuǎn)子裝置6的外表面與所述內(nèi)部空隙5的朝向極邊緣的內(nèi)表面之間的氣隙的放大部，也就是兩個轉(zhuǎn)子極7之間的區(qū)域的、沿著相切的方向T的放大部。所述轉(zhuǎn)子極7比如可以被設(shè)置為具有正弦極輪廓或者所謂的矯正器輪廓(Richterkontur)的正弦極。
[0033]此外，所述轉(zhuǎn)子裝置6具有用于接納永久磁體的空穴8。如所示出的那樣，所述空穴8可以被設(shè)置在每第二個轉(zhuǎn)子極7中，也就是說被設(shè)置在串聯(lián)極裝置中。
[0034]在圖5中，作為定子齒3的實(shí)例示出了一個具有傾斜區(qū)域34的定子齒，所述傾斜區(qū)域34相對于所述齒桿部31的、處于相切的方向T中的外邊緣具有120°的角度。一般來說，可以在所述傾斜區(qū)域34與所述齒桿部31之間設(shè)置一處于110°與130°之間的角度。同時，槽底(Nutbasis )22相對于所述齒桿部31的、處于相切的方向T中的外邊緣具有90 °的角度。一般來說，可以在所述齒桿部31與通過所述磁軛4形成的槽底22之間設(shè)置一處于80與100°之間或者110與130°之間的角度。
[0035]由此可以實(shí)現(xiàn)所述定子裝置I的定子齒3的良好的可纏繞性，因?yàn)樵谒霾?中產(chǎn)生(具有圓形的橫截面的)繞組線的良好的層構(gòu)造。所述繞組線9接合到一個處于其下面的、也就是朝所述齒桿部31的方向的層上，其中在相應(yīng)兩個具有相同數(shù)目的繞組線9的繞組層的后面所述用于兩個另外的繞組層的繞組線9的數(shù)目分別增加了一根繞組線。
[0036]因?yàn)橐话銇碚f由于所述更厚的齒頂32而降低了用于接納相應(yīng)的線圈的槽橫截面，所以通過在所述齒桿部31與所述傾斜區(qū)域34之間設(shè)置一種合適的角度這種方式可以實(shí)現(xiàn)通過具有圓形的橫截面的繞組線9進(jìn)行的最佳的槽填充效果。
【權(quán)利要求】
1.用于電機(jī)的機(jī)器組件(1)，具有磁軛區(qū)域(4)和從所述磁軛區(qū)域(4)上延伸的組件齒(3)，所述組件齒如此彼此隔開，從而分別在所述組件(3)中的兩個組件齒之間構(gòu)成槽(2)； 其中所述組件齒(3)具有齒桿部(31)和沿著延伸方向與所述磁軛區(qū)域(4)對置的齒頂(32)， 其中所述組件齒(3)中的至少一個組件齒的齒頂(32)沿著延伸方向具有一種齒頂高度(Z)，該齒頂高度為在所述組件齒(3)之間的間距的至少0.25。
2.按權(quán)利要求1所述的機(jī)器組件(I)，其中所述組件齒(3)之間的間距被定義為所述組件齒(3)的中心線(MS)之間的間距或者被定義為所述槽(2)的中心線(MN)之間的間距。
3.按權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器組件(1)，其中所述齒頂(32)具有傾斜區(qū)域(34)和頂端區(qū)域(33)，其中所述傾斜區(qū)域(34)直接連接到所述齒桿部(31)上并且轉(zhuǎn)入到所述頂端區(qū)域(33)中。
4.按權(quán)利要求3所述的機(jī)器組件(1)，其中在所述傾斜區(qū)域(34)與所述齒桿部(31)之間設(shè)置了處于110°與130°之間的角度。
5.按權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的機(jī)器組件(1)，其中在所述齒桿部(31)與通過所述磁軛區(qū)域(4)形成的槽底(22)之間設(shè)置了處于80與100°之間或者110與130°之間的角度。
6.按權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的機(jī)器組件(I)，其中所述機(jī)器組件(I)構(gòu)造為用于旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的定子裝置并且具有用于接納轉(zhuǎn)子裝置(6)的內(nèi)部空隙(5)，其中所述組件齒(3 )從所述磁軛區(qū)域(4 )沿徑向向里延伸。
7.按權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的機(jī)器組件(I)，其中所述齒頂高度(Z)與在所述組件齒(3)之間的間距的比例最大為0.4。
8.電機(jī)，具有按權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的、構(gòu)造為定子裝置的機(jī)器組件(I)以及轉(zhuǎn)子裝置(6)，其中所述轉(zhuǎn)子裝置(6)具有轉(zhuǎn)子極(7)，所述轉(zhuǎn)子極的極輪廓具有正弦輪廓。
9.電機(jī)，具有按權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的、構(gòu)造為定子裝置的機(jī)器組件(I)以及轉(zhuǎn)子裝置(6)，其中所述轉(zhuǎn)子裝置(6)具有轉(zhuǎn)子極(7)，其中所述組件齒(3)的數(shù)目與所述轉(zhuǎn)子極(7)的數(shù)目之間的比例為3:2。
10.按權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中所述組件齒(3)分別用由繞組線(9)構(gòu)成的線圈來纏繞，其中兩個具有相同數(shù)目的、并排布置的繞組線(9)的繞組層連接兩個具有在數(shù)目上增加了一的繞組線(9)的繞組層。
【文檔編號】H02K1/14GK104426255SQ201410419989
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】K.羅伊特林格, T.漢澤爾, M.海德, M-O.波佩斯庫, J.弗里德里希 申請人:羅伯特·博世有限公司