电机的制作方法
【专利说明】电机
[0001]一种电机包括静止的定子以及相对于所述定子被可动地支承的转子。
[0002]鉴于定子通常被设置用于容纳可以是多相类型的一个或更多个电绕组系统，所以常常借助于永磁体来产生转子的磁场。通过定子的磁场和转子的磁场的相互作用来产生转子的轴上的电磁转矩。
[0003]与分布式绕组相比，定子中的集中式绕组(齿集中式绕组)具有下述优点:制造绕组时具有较低的复杂性、较高的槽填充率、较低的变动转矩以及较小的故障容错。定子绕组的线圈缠绕在定子的每个齿上以作为两层绕组，或者定子绕组的线圈缠绕在定子的每个第二齿上以作为一层绕组。
[0004]与分布式绕组相比，集中式绕组的缺点在于，除了磁通势的用作工作波的谐波之外还存在较大量的谐波。
[0005]在永磁体类型的电机中，由定子的特定谐波与转子的永磁体的相互作用来产生转矩，该特定谐波被称为工作波。次数比工作波更高或更低并且以不同速度和沿不同方向旋转的所有其他谐波会导致不期望的影响例如噪声和振动并且引起损耗。
[0006]本发明的目的是提供一种电机，该电机的定子适于集中式绕组，并且该电机将高效性和自动制造处理的可能性结合起来。
[0007]该目的由包括权利要求1的特征的电机根据所建议的原理来实现。
[0008]所述原理的另外的阐释和配置在从属权利要求中提供。
[0009]在一个实施方式中，一种电机包括:定子；以及能够相对于该定子移动的转子。该定子包括至少两个多股绕组。每个多股绕组包括相对于彼此机械地偏移的至少两个子绕组。针对多股绕组中的一个多股绕组，情况是，在该定子的槽中，所述多股绕组的第一子绕组的绕组数量与所述多股绕组的第二子绕组的绕组数量不同。此外，该定子的槽的数量为针对转子的与多股绕组有关的给定磁极对数量所最少需要的槽的数量的两倍。
[0010]如下面基于示例性实施方式详细地示出，所建议的原理使得能够避免磁通势的不期望的谐波。不仅低于被用作工作波的谐波的那些谐波几乎被减少至零，而且高于被用作工作波的谐波的那些谐波也几乎被减少至零。在这种方式中，所建议的原理将高效性与可以以相对简单的自动化方式缠绕的定子绕组结合起来。几乎完全减少次谐波和高阶谐波进一步产生电机的低振动和低噪声工作。
[0011]槽的数量的加倍可以与针对下述所最少需要的槽的数量有关:转子的给定的磁极对数量P、定子的相邻齿上的股线的线圈的给定数量以及定子的相应绕组的股线的给定数量。
[0012]第一子绕组的绕组数量与第二子绕组的绕组数量可以彼此不同，使得在对电机的操作中减少了由定子引起的磁通势的第一不期望的次谐波。
[0013]术语“绕组数量”应当理解为槽中的绕组的线圈的导体部的数量。
[0014]在一个实现中，第一子绕组的绕组数量优选地在从第二子绕组的绕组数量的50%至第二子绕组的绕组数量的100%的范围内。
[0015]在另一阐释中，在定子的每个槽中布置有具有不同绕组数量的至少两个绕组或者具有不同股线的绕组。
[0016]每个多股绕组的线圈可以被布置成围绕定子的至少两个相邻的齿。在每种情况下，齿都在定子的相邻的槽之间被形成。
[0017]优选的是，第一多股绕组和至少一个第二多股绕组是三相绕组。这使得能够在三相电网上操作。
[0018]在一个实施方式中，定子的槽的数量与转子的磁极的数量之比是36:10。在另一实施方式中，定子的槽的数量与转子的磁极的数量之比是18:4。
[0019]从这两个示例开始，槽的数量与磁极的数量之比还可以等于槽的数量和磁极的数量的整数倍，其中，磁极的数量等于转子的磁极对数量P的两倍。
[0020]在一个实施方式中，第一多股绕组系统和第二多股绕组系统具有相同数量的股线并且针对相同数量的磁极被设计。在该实现中，第一多股绕组系统和第二多股绕组系统还相对于彼此在空间上偏移了一定电角度。在定子的每个槽中仅插入有多股绕组系统中的一个多股绕组系统的线圈。
[0021]这两个多股绕组系统可以由多相电力系统以下述方式来供电:由多相电力系统对包括相应的第二子绕组的绕组系统进行供电，该多相电力系统相对于对包括相应的第一子绕组的绕组系统进行供电的另一多相电力系统在电相上偏移了 90°加上角δ的角度。
[0022]角δ可以等于零或者不等于零。
[0023]作为替选或者另外地，相应的第一子绕组可以由第一多相电力系统以第一电流幅值供电，以及两个第二子绕组可以由第二多相电力系统以与第一电流幅值不同的第二电流幅值来供电。
[0024]在此，术语“供电”包括电机在电网上的马达相关的操作和发电机相关的操作。
[0025]在另一实施方式中，第一多股绕组系统的第一子绕组的绕组数量与第一多股绕组系统的第二子绕组的绕组数量不同。类似地，第二多股绕组系统的第一子绕组的绕组数量与第二多股绕组系统的第二子绕组的绕组数量不同。
[0026]第一逆变器可以被设置用于对包括相应的第一子绕组的绕组系统进行供电。第二逆变器可以被设置用于与第二多相电力系统一起对包括相应的第二子绕组的绕组系统进行供电。
[0027]作为替选，如果仅设置一个逆变器以用于对定子绕组进行供电，则例如可以使用星形三角连接，在星形三角连接中，包括相应的第一子绕组的绕组系统和包括相应的第二子绕组的绕组系统彼此互连。在此，以三角方式连接的线圈的绕组数量与以星形方式连接的线圈的绕组数量之比优选地是在从1.3:1至2.5:1的范围内，应当理解为包括该范围的端点值。
[0028]以三角形方式连接的线圈的绕组数量与以星形方式连接的线圈的绕组数量之比优选地是V 3:1。
[0029]在一个实施方式中，第一槽中的多股绕组的子绕组的线圈具有第一绕组数量，第二槽中的所述线圈具有第二绕组数量。
[0030]这可以实现为例如，定子包括:用于与电绕组接触的两个相对的主面、形成在两个相对的主面的第一主面上的线圈的第一端子以及形成在该相对的主面的第二主面上的线圈的第二端子。[0031 ] 优选地，相邻的槽中的绕组数量的和是不同的。
[0032]在第一槽中，可以设置具有第一绕组数量的另外的线圈。在第二槽中，可以设置具有第二绕组数量的另外的线圈，其中，第一绕组数量与第二绕组数量不同。
[0033]优选地，第一槽中的线圈与不同的股线关联，以及第二槽中的线圈与相同的股线和不同的子绕组关联。
[0034]电机可以是下述类型中之一:线性电机、轴向通量电机、径向通量电机、异步电机或同步电机。电机可以被设计为具有内部转子的电机或者被设计为具有外部转子的电机。
[0035]转子可以是下述类型中之一:笼式转子、在异步电机的情况下的多层转子或者在同步电机的情况下的永磁体转子、具有埋入磁体的转子或者电供给转子，特别是隐极式转子、凸极转子、异极转子、同极转子或同步磁阻转子。
[0036]以下借助于附图基于若干示例性实施方式来更详细地阐述所建议的原理的另外的细节和配置，在附图中:
[0037]图1借助于包括一个相的示例性截面示出了包括36个槽和10个磁极的电机的示例性实施方式；
[0038]图2A至图2C示出了图1的示例在这三个示例中的绕组布局；
[0039]图3示出了图1的示例性实施方式，但是不是针对一个相而是针对所有相；
[0040]图4示出了以星形三角连接的方式示例性提供图3的电机的绕组；
[0041 ] 图5示出了使用图3的电机的示例的磁通势的分布；
[0042]图6示出了针对该示例将磁通势划分成谐波；
[0043]图7示出了根据图3的所建议的电机的磁通势的谐波与包括18个槽和10个磁极的常规电机的磁通势的谐波的比较；
[0044]图8基于针对一个相的绕组布局示出了所建议的原理的基于包括18个槽和4个磁极的电机的另一示例性实施方式；
[0045]图9示出了图8的实现，但是示出了具有针对所有相的完全的绕组的实现；
[0046]图10示出了图9的电机的绕组以星形三角连接的方式的示例性互连；
[0047]图11示出了图9的示例性实施方式的电机的磁通势的分布；
[0048]图12示出了磁通势的谐波的相关分布；
[0049]图13示出了一方面在根据图9的电机的情况下的磁通势的谐波与另一方面包括九个槽和四个磁极的常规电机的磁通势的谐波的比较；
[0050]图14示出了包括36个槽和10个磁极的电机的另一示例性实施方式，该电机包括具有永磁体的转子；
[0051]图15示出了包括36个槽和10个磁极的异步电机的另一实现；
[0052]图16示出了根据所建议的原理的包括36个槽和10个磁极的同步电机的示例性实施方式；
[0053]图17示出了根据所建议的原理的包括36个槽和10个磁极的同步磁阻电机的示例性实施方式；
[0054]图18示出了根据所建议的原理的具有永磁体并且包括18个槽和4个磁极的电机；以及
[0055]图19基于示例示出了根据所建议的原理的包括18