技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁體同步馬達(dá)，特別是三相電馬達(dá)。本發(fā)明還涉及一種機(jī)動車的電伺服轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
：這樣的永磁體同步馬達(dá)例如用在機(jī)動車的驅(qū)動裝置中，特別是用在伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等中。圖1示意地示出用于機(jī)動車的普遍公知的伺服轉(zhuǎn)向裝置100的結(jié)構(gòu)和工作原理。這里所示出的伺服轉(zhuǎn)向裝置包括：轉(zhuǎn)向傳動件101、帶有未詳細(xì)繪出的轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向軸102以及具有控制單元104的伺服驅(qū)動裝置103。轉(zhuǎn)向桿107與轉(zhuǎn)向傳動件101借助小齒輪105而處于相互配合中。轉(zhuǎn)向傳動件101在這里具有齒桿(僅象征性地由雙箭頭示出)，所述齒桿與小齒輪105相連接。小齒輪105與轉(zhuǎn)向輪借助轉(zhuǎn)向軸102能轉(zhuǎn)動地聯(lián)接。轉(zhuǎn)向桿107與機(jī)動車的能轉(zhuǎn)向的輪106保持相互配合伺服驅(qū)動裝置103例如裝備有三相電馬達(dá)并且?guī)в锌刂茊卧?04地在這里裝設(shè)在轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向傳動件101之間。伺服驅(qū)動裝置103用作轉(zhuǎn)向過程中的輔助機(jī)制，方式為：該伺服驅(qū)動裝置與齒桿相配合。為此，伺服驅(qū)動裝置103可以裝設(shè)在轉(zhuǎn)向柱上。當(dāng)前用作伺服驅(qū)動裝置103的馬達(dá)可以是無電刷的馬達(dá)，例如永磁體同步馬達(dá)或非同步馬達(dá)。永磁體同步馬達(dá)例如具有：具備定子槽的定子，在定子槽中布置有繞組；以及具備永磁體的轉(zhuǎn)子。永磁體例如由稀土材料制造并且呈輻條狀地布置在轉(zhuǎn)子中。這樣的馬達(dá)至少必須滿足如下兩條要求：1)效率和2)安全性。與效率相關(guān)地，諸如功率密度、最大輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩波動或者說波動性以及停轉(zhuǎn)力矩或脈沖式力矩的參數(shù)是重要的。與安全性相關(guān)地，主要是(一個)相短接時最大制動力矩這個參數(shù)是關(guān)鍵的，并且例如當(dāng)一個相完全短接時必須被限制為大約0.6Nm的數(shù)值。如WO2002/060740和EP1028047B1所示，給出針對上述問題的示例或解決方案。(特別是在盡可能小的結(jié)構(gòu)體積、低重量、所用零件的低數(shù)目以及同時還有高效率的方面)針對在機(jī)動車中的使用條件而提高的要求以及上面提到的參數(shù)使得始終存在如下需求：提供相應(yīng)改善的永磁體同步馬達(dá)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于上述背景，本發(fā)明的目的在于：給出一種改善的永磁體同步馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種具有按照本發(fā)明的一個方面的特征的永磁體同步馬達(dá)或/和一種具有按照本發(fā)明的另一個方面的特征的伺服轉(zhuǎn)向裝置來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地設(shè)置有：-永磁體同步馬達(dá)、特別是三相電馬達(dá)，其具有：定子，在定子中布置有其間帶有定子槽的定子齒，其中，分別在定子齒上設(shè)置有至少一個由導(dǎo)電材料制成的繞組；具備永磁體的轉(zhuǎn)子，所述永磁體呈輻條狀地沿徑向布置在轉(zhuǎn)子中，其中，同步馬達(dá)以預(yù)設(shè)的而且受限制的最大制動力矩(基于轉(zhuǎn)子的預(yù)設(shè)的直徑-長度比、轉(zhuǎn)子極數(shù)及定子槽數(shù)目)來構(gòu)造。-機(jī)動車的伺服轉(zhuǎn)向裝置，其具有根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)。本發(fā)明所基于的構(gòu)思在于：永磁體同步馬達(dá)的最大制動力矩能夠事先基于轉(zhuǎn)子的事先確定的直徑-長度比、轉(zhuǎn)子極數(shù)及定子槽數(shù)目來確定。由此，這樣的永磁體同步馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)在于非常低的停轉(zhuǎn)力矩，這一優(yōu)點(diǎn)與高功率密度同時還有低力矩波動性和高容錯性相關(guān)聯(lián)。另一優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)具有比傳統(tǒng)永磁體同步馬達(dá)相對更低的制動力矩，其可以低至40％。相比于傳統(tǒng)的永磁體同步馬達(dá)，根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)還具有下列優(yōu)點(diǎn)：提高的效率(約10％)；降低約40％的制動力矩；降低的停轉(zhuǎn)力矩；降低的力矩波動性；無需繼電器；可以應(yīng)用三角形接線方式；簡單的定子結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子的事先確定的直徑-長度比表示的是定子直徑與定子長度的商數(shù)。由此，簡單的幾何參數(shù)(其能被容易地掌控或者說控制)對于最大制動力矩的確定起決定作用。所介紹的永磁體同步馬達(dá)優(yōu)選適合于機(jī)動車伺服轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動裝置。但也可以考慮其他驅(qū)動裝置中的其他應(yīng)用，例如電駐停制動器。本發(fā)明的有利的構(gòu)造方案和改進(jìn)方案由如下技術(shù)方案以及由結(jié)合附圖中的圖畫的說明來得出。永磁體同步馬達(dá)具有9個或12個定子槽。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子極數(shù)優(yōu)選為6、8、10或14。在此，可以應(yīng)用定子的常見標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)子的事先確定的直徑-長度比、轉(zhuǎn)子極數(shù)及定子槽數(shù)目根據(jù)下表相關(guān)地示出：轉(zhuǎn)子可以在另一實(shí)施方案中具有至少一個轉(zhuǎn)子組，其中，轉(zhuǎn)子組數(shù)與轉(zhuǎn)子長度的相關(guān)性根據(jù)下表示出：此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子數(shù)大于1時，轉(zhuǎn)子組彼此間繞轉(zhuǎn)子軸線扭轉(zhuǎn)錯開一交叉角地布置。在此，所述交叉角可以與轉(zhuǎn)子的直徑-長度比根據(jù)下表建立關(guān)聯(lián)：在另一實(shí)施方式中，定子具有呈三角形接線方式的三相繞組。這是有利的，因?yàn)橐环矫婵梢匀∠糜谠诙探訒r分隔一個相的所謂的星形繼電器。另一方面，由此使得繞組的制造變得容易。而定子也可以具有呈星形接線方案的三相繞組。在此情形下，也可以取消用于在短接時分隔一個相的所謂的星形繼電器。在另一實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子的永磁體可以包括鐵素體磁體或/和稀土材料。在此情況下，基于事先能夠確定的直徑-長度比和其他參數(shù)，可行的是：永磁體能夠以低功率級使用，這使得根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)的成本顯著降低。本發(fā)明的上面的構(gòu)造方案和改進(jìn)方案能夠以任意方式相互組合。附圖說明下面借助于在附圖的示意圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。在此：圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的伺服轉(zhuǎn)向裝置的示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)的實(shí)施例的示意俯視圖；圖3示出根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的示意透視圖；圖4示出根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的示意部分側(cè)視圖；圖5至圖6示出根據(jù)圖2的本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)的繞組的接線圖；以及圖7示出與根據(jù)圖2的本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的直徑-長度比相關(guān)的制動力矩的圖線示意圖。附圖應(yīng)當(dāng)表達(dá)出對本發(fā)明實(shí)施方式的進(jìn)一步理解。附圖闡釋了實(shí)施方式并且用于與說明書一起解釋本發(fā)明的原理和方案。其他實(shí)施方式和多個所提到的優(yōu)點(diǎn)與附圖相關(guān)地獲得。圖中的元件不一定彼此忠實(shí)于比例地示出。在附圖的圖畫中，相同的、功能相同的而且起相同作用的元件、特征和部件只要沒有區(qū)別地實(shí)施的話，就相應(yīng)地設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。具體實(shí)施方式在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200的實(shí)施例的示意俯視圖。圖2中的永磁體同步馬達(dá)200具有：定子201，該定子具有定子槽202，在該定子槽中布置有繞組(未示出)；以及轉(zhuǎn)子208，該轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子芯203和永磁體204，所述永磁體在這里沿電馬達(dá)的徑向在轉(zhuǎn)子208的內(nèi)部呈輻條狀地布置在轉(zhuǎn)子芯203的分段之間。轉(zhuǎn)子208位于定子201內(nèi)部。轉(zhuǎn)子芯203的分段和永磁體204同定在轉(zhuǎn)子體206上，具備轉(zhuǎn)子軸線207的轉(zhuǎn)子軸206穿過該轉(zhuǎn)子體延伸。具備轉(zhuǎn)子軸線207的轉(zhuǎn)子軸206在這里垂直于圖頁平面地豎立。轉(zhuǎn)子208位于定子201內(nèi)部并且與該定子具有共同的轉(zhuǎn)子軸線，也就是轉(zhuǎn)子208和定子201是同軸的。永磁體204以如下方式布置：總是同名磁極相對而置，也就是北極N與北極N相對置，并且南極S與南極S相對置。定子201構(gòu)造有12個定子槽202和12個定子極，并且可以平直地或傾斜地構(gòu)造。也就是說，定子槽202呈直線式地平行于轉(zhuǎn)子軸線207地延伸或者相對于該轉(zhuǎn)子軸線傾斜地延伸。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)子208在這里是極數(shù)為10的轉(zhuǎn)子，也就是該轉(zhuǎn)子具有十個永磁體204。永磁體204可以是鐵素體磁體或/和例如具有稀土材料。圖3示出根據(jù)圖2的永磁體同步馬達(dá)200的轉(zhuǎn)子208的實(shí)施例的示意透視圖。在轉(zhuǎn)子軸206上，在這里裝設(shè)有兩個轉(zhuǎn)子組209。永磁體204沿徑向呈輻條狀地布置在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子芯203的分段之間。轉(zhuǎn)子芯203和永磁體204以未詳細(xì)示出的方式與轉(zhuǎn)子體205相連接，所述轉(zhuǎn)子體固定在轉(zhuǎn)子軸206上。轉(zhuǎn)子208具有作為轉(zhuǎn)子直徑D給出的外直徑。轉(zhuǎn)子沿平行于轉(zhuǎn)子軸線207的縱向具有標(biāo)示為轉(zhuǎn)子長度L的縱向尺寸。對于轉(zhuǎn)子長度L在這里可以理解為轉(zhuǎn)子組209沿轉(zhuǎn)子軸線207方向的總長度。兩個轉(zhuǎn)子組209彼此間繞轉(zhuǎn)子軸線207扭轉(zhuǎn)錯開一交叉角γ地布置在轉(zhuǎn)子軸206上。已經(jīng)令人驚訝地表明：轉(zhuǎn)子208在與永磁體204(例如作為鐵素體永磁體)相組合下的幾何尺寸的一定比例以及轉(zhuǎn)子208和定子201的其他參數(shù)對于限制永磁體同步馬達(dá)200的最大制動力矩起關(guān)鍵作用。這種幾何比例是轉(zhuǎn)子直徑D與轉(zhuǎn)子長度L之間的直徑-長度比DLV，即無量綱的商數(shù)：DLV＝D/L(1)其他參數(shù)是定子的極數(shù)或齒數(shù)、轉(zhuǎn)子208的轉(zhuǎn)子極數(shù)210-n(參見圖7)以及轉(zhuǎn)子組209(自一轉(zhuǎn)子組數(shù)209-n起大于1)的交叉角γ。對此在后面還要詳細(xì)探討。具備相應(yīng)的、基于其他參數(shù)的邊界條件的一定的直徑-長度比DLV實(shí)現(xiàn)了如下的永磁體同步馬達(dá)200，其憑借出于低功率級的永磁體204具有高功率。此外，在一個相短接的情況下獲得了低制動轉(zhuǎn)矩。圖4示出根據(jù)圖2的本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200的轉(zhuǎn)子208的示意部分側(cè)視圖。轉(zhuǎn)子208可以具有一個轉(zhuǎn)子組209或者多于在這里所示的兩個的轉(zhuǎn)子組209。在這里，多個轉(zhuǎn)子組209以相應(yīng)的轉(zhuǎn)子組數(shù)209-1、209-2...209-n示出。轉(zhuǎn)子組209彼此間具有交叉角γ，并且沿轉(zhuǎn)子208的軸向布置在轉(zhuǎn)子軸線207上。定子201可以實(shí)施有兩種不同的繞組類型。為此，圖5和圖6示出根據(jù)圖2的本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200的的繞組的接線圖。在圖5中示出常見的星形接線方案300，具有接線點(diǎn)U、V、W以及中點(diǎn)或者說中性點(diǎn)301。而定子也可以設(shè)有根據(jù)圖6的三角形接線方案302。這種三角形接線方案在這里提供如下優(yōu)點(diǎn)：僅需要三個接線部U、V、W，這是因?yàn)槿∠诵切谓泳€方案300的星連接端301或者說星連接部。此外，三角形接線方案302的繞組根據(jù)定子201的類型而定地在制造技術(shù)上更為簡單或/和更為快速地實(shí)現(xiàn)。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的永磁體同步馬達(dá)中，對于星形接線方案300的情況，需要所謂的星形繼電器(未示出，但容易想到)，這種星形繼電器在星形繞組的一個相在中性點(diǎn)301處短接的情形下，實(shí)現(xiàn)了對相應(yīng)被短接的相的中斷，以便對短接情形下的制動力矩加以限制或阻礙。在根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200中，不需要這樣的繼電器，這是因?yàn)榛谔囟ǖ闹睆?長度比DLV結(jié)合其他參數(shù)，一個相的短接僅能夠使永磁體同步馬達(dá)200產(chǎn)生受限制的制動力矩。出于這個原因，也可以實(shí)施根據(jù)圖6的三角形接線方案302，這是因?yàn)檫@種三角形接線方案在不帶繼電器的情況下在現(xiàn)有技術(shù)中是不能應(yīng)用的，或者需要較高的耗費(fèi)來設(shè)置用于分隔被短接的相的繼電器。圖7與根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200的轉(zhuǎn)子208的直徑-長度比DLV相關(guān)地示出根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200的制動力矩的圖線圖示。在縱坐標(biāo)上，標(biāo)繪出永磁體同步馬達(dá)200的一個相的制動力矩MBT，以Nm計(jì)。橫坐標(biāo)示出轉(zhuǎn)子208的直徑-長度比DLV的數(shù)值。最大制動力矩MBTMAX(在這里為0.6Nm的可靠數(shù)值)作為呈點(diǎn)狀的相對于橫坐標(biāo)的平行線繪出。最大制動力矩MBTMAX表示如下的制動力矩，在該制動力矩下，裝備有作為伺服馬達(dá)的永磁體同步馬達(dá)200的伺服轉(zhuǎn)向裝置例如在一個相短接時還未被阻動或者說還能行使功能。繪出四個不同的曲線，這些曲線代表轉(zhuǎn)子208的不同的轉(zhuǎn)子極數(shù)210-n。這四個曲線與最大制動力矩MBTMAX的平行于橫坐標(biāo)的呈點(diǎn)狀的直線相交。通過所述交點(diǎn)的相應(yīng)的平行于縱坐標(biāo)的平行線在橫坐標(biāo)上分別示出轉(zhuǎn)子208的所對應(yīng)的直徑-長度比DLV1...4。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是：具有如下的轉(zhuǎn)子208(即其具有根據(jù)圖2和圖3那樣呈輻條狀布置的永磁體204)的永磁體同步馬達(dá)200的最佳直徑-長度比DLV與轉(zhuǎn)子極數(shù)210-n、轉(zhuǎn)子直徑D和轉(zhuǎn)子長度L相關(guān)。于是，例如轉(zhuǎn)子208的最佳的直徑-長度比DLV在轉(zhuǎn)子極數(shù)210-6(n＝6)為六個轉(zhuǎn)子極并且定子201具有9個定子槽202時，大于數(shù)值DLV1＝1.63。最佳的直徑-長度比DLV與參數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù)210-n的相關(guān)性在下表1中總覽示出。表1：DLV與參數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù)210-n于是，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到：根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200以小于最大制動力矩MBTMAX的制動力矩提供了相比傳統(tǒng)馬達(dá)更大的安全性，方式為：在可能的故障情形下，例如伺服轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向不會被過高的制動力矩阻止。除了直徑-長度比DLV，還須遵循下列參數(shù)。其他參數(shù)是小轉(zhuǎn)子組的轉(zhuǎn)子組數(shù)209-n。這在表2中得到闡明。編號轉(zhuǎn)子長度L(mm)轉(zhuǎn)子組數(shù)209-n1L≤201220≤L≤401或2340≤L≤602或3460≤L≤1003或4表2：轉(zhuǎn)子長度和轉(zhuǎn)子組數(shù)對于小于20mm的有效的軸向轉(zhuǎn)子長度L，轉(zhuǎn)子組數(shù)209-n需要數(shù)值n＝1。另一示例(3)示出：對于轉(zhuǎn)子長度L處于40mm至60mm范圍內(nèi)的情形，適用于轉(zhuǎn)子組數(shù)209-n的數(shù)值n＝2或n＝3。此外，適用的是：表1可以通過另一參數(shù)-交叉角γ而擴(kuò)展為下表3。表3：交叉角γ可以看到的是：隨著轉(zhuǎn)子極數(shù)210-n的增加，直徑-長度比DLV還有交叉角γ減小。雖然本發(fā)明在前面已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)闡述，但是本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例，而是能夠以任意方式修改，而不偏離本發(fā)明的主題?？梢钥紤]的是：轉(zhuǎn)子組數(shù)209-n具有一個大于所示實(shí)施方案中的情況的n。根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200在機(jī)動車的伺服轉(zhuǎn)向裝置100(圖1)中的使用不僅可以在轉(zhuǎn)向傳動件101上，也可以在轉(zhuǎn)向軸102上、在小齒輪105上或也在其他位置上利用相應(yīng)的聯(lián)接件來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的永磁體同步馬達(dá)200用于機(jī)動車中的驅(qū)動裝置的用途以及在這里特別是用于機(jī)動車的伺服轉(zhuǎn)向裝置100的伺服驅(qū)動裝置103的用途可以認(rèn)為只是示例性的。而本發(fā)明能夠有利地應(yīng)用在任意的電驅(qū)動裝置中。前面提到的數(shù)量表達(dá)雖說是優(yōu)選的并且有的從具體用途中得悉，但是這些數(shù)量表達(dá)也可以符合本領(lǐng)域技術(shù)人員的掌握和認(rèn)知地或多或少加以改變。附圖標(biāo)記列表100伺服轉(zhuǎn)向裝置101轉(zhuǎn)向傳動件102轉(zhuǎn)向軸103伺服驅(qū)動裝置104控制單元105小齒輪106輪107轉(zhuǎn)向桿200永磁體同步馬達(dá)201定子202定子槽203轉(zhuǎn)子芯204永磁體205轉(zhuǎn)子體206轉(zhuǎn)子軸207轉(zhuǎn)子軸線208轉(zhuǎn)子209轉(zhuǎn)子組209-n轉(zhuǎn)子組數(shù)210-n轉(zhuǎn)子極數(shù)300星形接線方案301中性點(diǎn)302三角形接線方案DLV、DLV1...4直徑-長度比D轉(zhuǎn)子直徑L轉(zhuǎn)子長度MBT制動力矩N、S磁體磁極U、V、W接線部γ交叉角當(dāng)前第1頁1 2 3