本發(fā)明涉及電機(jī)、尤其異步機(jī)。本發(fā)明尤其涉及用于提高在異步機(jī)的最大轉(zhuǎn)速的情況下的功率的措施。

背景技術(shù)：

電機(jī)一般具有定子和轉(zhuǎn)子。對于異步機(jī)而言，定子包括定子繞組，通過所述定子繞組產(chǎn)生環(huán)繞的定子磁場。所述環(huán)繞的定子磁場以下述轉(zhuǎn)速運(yùn)動，所述轉(zhuǎn)速相當(dāng)于操控的系統(tǒng)的基本頻率和所述電機(jī)的極對數(shù)的商。

與同步機(jī)不同的是，對于異步機(jī)而言，轉(zhuǎn)子包括短路的導(dǎo)體。只要所述轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速有偏差，那么穿過所述短路的導(dǎo)體的磁通量發(fā)生變化，從而使得在其中感應(yīng)出電流。所感應(yīng)的電流引起勵磁磁場，所述勵磁磁場與定子磁場相互作用并且由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

異步馬達(dá)相對于同步馬達(dá)具有下述優(yōu)點(diǎn)：不需要永磁體。因此，由于高可靠性和高效率，所述異步馬達(dá)經(jīng)常在行駛循環(huán)相關(guān)的領(lǐng)域中作為牽引馬達(dá)用于電動馬達(dá)形式運(yùn)行的機(jī)動車、牽引機(jī)和類似機(jī)器。

在公開文獻(xiàn)us8,154,167b2中描述了一種高效率的異步機(jī)，所述異步機(jī)具有高的力矩密度和高的最大轉(zhuǎn)速，其中定子軛厚度比定子齒長度大30%到70%之間，并且轉(zhuǎn)子軛厚度比轉(zhuǎn)子齒長度大30%到70%之間。

公開文獻(xiàn)ep2202871a2公開了一種具有定子的電機(jī)，其中定子軛厚度與定子齒寬度的比例至少能夠?yàn)?：1，并且轉(zhuǎn)子軛厚度與轉(zhuǎn)子齒寬度的比例至少能夠?yàn)?：1。

異步馬達(dá)由功能決定而需要在定子與轉(zhuǎn)子之間良好的電磁耦合。沒有通過定子和轉(zhuǎn)子聯(lián)結(jié)的磁通量的份額被稱為漏損通量（streufluss）并且降低了電機(jī)的能夠達(dá)到的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)所述電機(jī)在電壓極限處并且以最大的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時，所述能夠達(dá)到的轉(zhuǎn)矩的降低特別高。這尤其對于牽引馬達(dá)而言在高馬達(dá)轉(zhuǎn)速的情況下出現(xiàn)。于是磁通量的泄漏降低了在高轉(zhuǎn)速的情況下能夠達(dá)到的轉(zhuǎn)矩，從而使得在例如存在劇烈的風(fēng)阻的情況下或者在斜坡處不能保持高的車速或者延長了加速過程。

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種電機(jī)，所述電機(jī)在高轉(zhuǎn)速的情況下具有盡可能高的功率，而沒有在其它運(yùn)行區(qū)域中獲得惡化的特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的異步機(jī)進(jìn)行解決。

其它設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出。

根據(jù)一方面規(guī)定了一種異步電機(jī)、尤其感應(yīng)機(jī)，所述異步電機(jī)包括：

-具有布置在定子軛處的定子齒的柱體的定子；

-具有布置在轉(zhuǎn)子軛處的轉(zhuǎn)子極的柱體的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子極通過短路繞組（kurzschlusswicklung）限定在轉(zhuǎn)子體中，

其中所述定子軛沿徑向方向的軛高度與定子槽沿徑向方向的槽高度的比例在1.75到2.5之間，并且/或者所述轉(zhuǎn)子體沿徑向方向的軛高度與轉(zhuǎn)子槽沿徑向方向的槽高度的比例在2到2.75之間。

上述異步機(jī)以下述方式確定尺寸，使得在定子與轉(zhuǎn)子之間實(shí)現(xiàn)特別好的電磁耦合。漏損通量尤其通過槽幾何尺寸的設(shè)計(jì)得以顯著降低。槽越短和越寬，那么槽泄漏越低。但是，如果槽變寬，那么降低了齒的橫截面，所述齒應(yīng)當(dāng)導(dǎo)引磁通量。這可能導(dǎo)致在低轉(zhuǎn)速的情況下的最大的轉(zhuǎn)矩的降低。上述異步機(jī)與下述設(shè)計(jì)相對應(yīng)，對于所述設(shè)計(jì)而言降低了槽泄漏，但是沒有損害在低轉(zhuǎn)速的情況下的最大的轉(zhuǎn)矩。此外，通過上述設(shè)計(jì)給出的短的槽實(shí)現(xiàn)了軛寬度的提高，這又促使所述軛的磁卸載（magnetischeentlastung）。

鑒于上述認(rèn)識，由此在定子的軛高度與槽高度之間就1.75到2.5之間的比例而言得出折衷，并且/或者轉(zhuǎn)子中的軛高度與槽高度的比例在2到2.75之間得出折衷。由此相對于傳統(tǒng)的幾何尺寸以高達(dá)50%為幅度實(shí)現(xiàn)了對異步機(jī)的漏損指數(shù)的降低。

能夠規(guī)定，所述定子槽的、與所述定子槽的齒頂鄰接的區(qū)域的槽寬度與槽底部處的槽寬度的比例在0.9到1.1之間。

根據(jù)一種實(shí)施方式，所述異步機(jī)能夠構(gòu)造為三相機(jī)。

所述異步機(jī)尤其能夠包括多個三相系統(tǒng)，所述三相系統(tǒng)彼此以0°或者30°為幅度錯開。

所述短路繞組能夠以鋁、銅或者具有還更高的導(dǎo)電性的材料構(gòu)造。

此外，所述轉(zhuǎn)子體能夠通過利用冷卻介質(zhì)、尤其油或者空氣的四面沖刷（ümspülen）來冷卻。

附圖說明

實(shí)施方式在下文中借助于附圖進(jìn)行進(jìn)一步闡釋。其中：

圖1示出了具有在高轉(zhuǎn)速的情況下改善的功率的異步機(jī)的橫截面圖；

圖2示出了圖1的異步機(jī)的截取區(qū)段，以用于展示轉(zhuǎn)子和定子的尺寸；并且

圖3示出了圖1的異步機(jī)的另一截取區(qū)段圖連同定子槽的尺寸的示圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了旋轉(zhuǎn)的電機(jī)1的橫截面圖，所述電機(jī)具有定子2，所述定子構(gòu)造為外定子。所述電機(jī)構(gòu)造為異步機(jī)、尤其感應(yīng)機(jī)。

所述定子2是圓柱體的并且具有柱體的定子軛21和連接到所述定子軛21處的定子齒22。所述定子齒22從所述定子軛21向內(nèi)伸出并且如此限定了圓柱體的內(nèi)空隙3。

定子槽23以適合的方式設(shè)有（未示出的）定子線圈24，所述定子槽在所述定子齒22之間形成，所述定子線圈在相應(yīng)的電操控時能夠產(chǎn)生環(huán)繞的定子磁場。

在所述圓柱體的內(nèi)空隙3中設(shè)置有基本上圓柱體的、形式為內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子4。所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子體41。所述轉(zhuǎn)子體41具有轉(zhuǎn)子極42，所述轉(zhuǎn)子極設(shè)置在短路繞組43之間，所述短路繞組在所述轉(zhuǎn)子體41中嵌入在轉(zhuǎn)子槽44中。所述短路繞組43能夠例如通過注入（eingie?en）直接嵌入到所述轉(zhuǎn)子體中或者放入到所述轉(zhuǎn)子體41的轉(zhuǎn)子槽44中。所述轉(zhuǎn)子繞組也能夠被插入。

異步機(jī)由功能所決定而需要在定子2與轉(zhuǎn)子4之間良好的電磁耦合。由于漏損通量、也就是說沒有通過定子2和轉(zhuǎn)子2聯(lián)結(jié)的磁通量降低了機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)所述機(jī)器在電壓極限處并且以最大的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時，那么尤其出現(xiàn)所述轉(zhuǎn)矩的降低。這通過牽引機(jī)、尤其在高馬達(dá)轉(zhuǎn)速的情況下實(shí)現(xiàn)。

在低轉(zhuǎn)速的情況下，所述最大轉(zhuǎn)矩被用于轉(zhuǎn)子的材料的熱極限和磁極限限制，而在高轉(zhuǎn)速的情況下，所述最大轉(zhuǎn)矩幾乎僅被磁泄漏限制。原則上困難的是，通過電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)來影響布置在軸向的端部處的繞組頭的區(qū)域中的磁泄漏和短路環(huán)中的磁泄漏。此外，場泄漏能夠作為對整個磁泄漏的貢獻(xiàn)以下述方式降低：定子槽和轉(zhuǎn)子槽的數(shù)量足夠大。

對磁泄漏的另一貢獻(xiàn)為槽泄漏，所述槽泄漏能夠通過對所述定子2和所述轉(zhuǎn)子4的槽幾何尺寸的適合的適配得以降低。尤其已經(jīng)確認(rèn)：定子槽23越短和越寬，那么所述槽泄漏越低。同樣的情況也適用于轉(zhuǎn)子槽或者所述短路繞組43的橫截面的尺寸。

但是，寬的槽具有下述缺點(diǎn)：形成所述槽的齒的寬度變小，所述齒應(yīng)當(dāng)導(dǎo)引磁通量，由此限制了通量并且限制了在低轉(zhuǎn)速的情況下的最大的轉(zhuǎn)矩。但是有利的是，短的槽實(shí)現(xiàn)了軛寬度的提高，這促使所述軛的磁卸載。

尤其已經(jīng)確認(rèn)：由于特別低的磁泄漏能夠在下述情況下實(shí)現(xiàn)特別低的槽泄漏，而不會對所述最大的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生值得注意的限制，在所述情況下所述定子軛21的軛高度hy1相對于所述定子槽23的徑向槽高度hn1在1.75到2.5之間、優(yōu)選在2到2.25之間。

此外，所述轉(zhuǎn)子體41沿徑向方向的軛高度hy2與所述轉(zhuǎn)子槽沿徑向方向的槽高度hn2的、在2到2.75之間優(yōu)選在2.2到2.5之間的比例同樣能夠引起特別低的槽磁泄漏。所述轉(zhuǎn)子槽的槽高度hn2基本上與短路繞組43在所述轉(zhuǎn)子4中的徑向?qū)挾认鄬?yīng)。

用于所述定子2和所述轉(zhuǎn)子4的以上設(shè)計(jì)的組合尤其實(shí)現(xiàn)了具有顯著降低的槽泄漏的異步馬達(dá)。

沿徑向方向短的定子槽23引起了可用的槽面積降低。這能夠通過提高槽充填度、也就是說提高處于定子槽22中的導(dǎo)體橫截面與定子槽22的總橫截面積的比例的份額來補(bǔ)償。設(shè)有定子線圈的定子槽22的槽壁25尤其基本上平行地布置。由此能夠提高定子槽22的槽充填度并且由此能夠補(bǔ)償下述損耗的提高，所述損耗可能由于定子槽22的較短的徑向的槽長度而出現(xiàn)。

定子槽的、直接在定子齒22的齒頂26處的槽寬度nb1與在槽底部處的槽寬度nb2的比例尤其應(yīng)當(dāng)在0.9到1.1之間。

所述異步機(jī)1尤其能夠構(gòu)造為三相機(jī)。此外能夠設(shè)置多個三相系統(tǒng)，所述三相系統(tǒng)彼此以0°或者30°為幅度錯開。如果單個功率變換器（leistungsumrichter）不能提供所需要的電流，那么多個三相系統(tǒng)是有意義的。