具有低短路转矩的电动电机、具有多个电机的驱动装置、和制造这种电机的方法

摘要

一种磁体电机，包括：定子(1)，其由设置有绕组以形成相位的层叠芯体形成；和转子(2)，其设置有在所述转子的至少一部分(5)周围成角度地分布的磁体(4)并且被可枢转地接收在所述定子的壳体(3)中。所述定子具有的长度大于所述转子的所述部分的长度，并且，所述转子设置有磁性材料制成的至少一个环(6)，所述至少一个环(6)邻接所述部分并且被接收在所述定子的壳体中。一种包括多个电机的驱动装置和一种用于制造这种电机的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有低短路转矩的电动电机，其特别有益于用在具有驱动 同一元件的多个电机的驱动装置中。

背景技术

磁体电机通常包括：转子，其设置有磁体；和定子，其由呈线圈形式的电 路包围的一束片体形成，所述线圈形成电相位从而允许该电机被控制。

一些驱动装置包括：第一电机和第二电机，其被连接到同一元件以便能够 彼此独立地都驱动此元件。为此目的，所述两个电机的转子可被连接到同一轴。

在正常操作模式中，仅第一电机被控制以驱动所述元件，而第二电机仅在 第一电机的故障的情况下使用。

这种冗余使得所述驱动装置的操作更可靠，然而有损于所述驱动装置的相 对显著的质量(mass)。

另外，所述电机的或其控制电子器件的一些故障可能引起所述电机施加制 动力。所述电机因此必须具有一定尺寸，以便能够补偿由故障电机产生的此制 动力。特别是，当故障电机具有相位间的短路时，所述元件受另一个电机的驱 动引起故障电机的转子旋转，这转而在短路相位中诱导电流，该电流不能被消 除并且导致阻力扭矩的出现。

所述电机因此必须具有一定尺寸，以便能够单独地移置所述元件，而同时 考虑到：不仅施加于所述元件上的外部应力、而且故障电机所可能产生的阻力 扭矩。所述电机因此必须能够产生更大的扭矩，这增加了所述电机的成本、体 积和质量。

应指出，最大短路转矩C_CC具有值C_CC＝3/2.K²/(2p.(L-M))并且显现在速度 V＝R/(p.(L-M)而梯度p＝3/2.K²/R下，其中K是相位/中位(phase/neutral) 扭矩的系数，p是极对数，L是所述电机的电感，M是相互间的相位/中位电感， R是相位/中位电阻。

为了限制此扭矩，已知的是增加线圈的电阻以便增大在最大扭矩出现时转 子的旋转速度。该解决方案因此是仅可设想用于以低速运转的电机。这也增加 了由焦耳效应造成的损耗，降低了所述电机的性能，并且需要进行所述电机的 冷却。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种具有相位之间的低短路转矩的磁体电机。

为此，根据本发明，提出一种磁体电机，其包括：定子，其由设置有线圈 以形成相位的一束片体形成；和转子，其设置有在所述转子的至少一部分周围 成角度地分布的磁体并且被可枢转地接收在所述定子的壳体中。所述定子的壳 体具有的长度大于所述转子的所述部分的长度，并且，所述转子设置有磁性材 料制成的至少一个环，所述至少一个环邻接所述部分并且被接收在所述定子的 壳体中。

由此，由磁性材料制成的所述环增加所述电机的电感，这使得有可能降低 最大短路转矩。本发明的布置是非常有利的，因为获得低短路转矩，而无需修 改定子的结构，并且因此无需修改其制造所用的工业设备。相同的情况也适用 于转子的一般结构。本发明的电机因此并不比常规电机制造昂贵很多。

本发明还涉及一种包括至少两个电机的驱动装置，所述至少两个电机中的 至少一者是前述类型的电机，所述两个电机被连接到待运动的同一元件。

前述类型的电机用于正常操作模式中以驱动待运动的元件。在相位间短路 的情况下，最大短路转矩为低，另一个电机具有的尺寸主要仅基于驱动待运动 元件所需的扭矩。本发明的驱动装置因此较轻，并且在总体上比具有多个传统 电机的驱动装置体积较小。

本发明还涉及一种用于制造这种电机的方法。此方法包括以下步骤：制造 所述定子，在所述转子上安装所述磁体，在所述转子上安装磁性材料制成的环， 所述定子和所述环具有基于所述电机的期望电感而选择的长度，并且所述环具 有基于所述电机的期望磁阻而选择的外表面。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点将在阅读本发明的特定而非限制性的实施 例的以下描述时变得清楚。

将参考附图，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的电机在纵向截面的示意图，

图2是此电机沿II-II线的横截面视图，

图3是第一实施例的变型的、类似图2的视图，

图4是根据第二实施例的电机的、类似图1的视图，

图5是根据第三实施例的电机的、类似图1的视图。

具体实施方式

参照附图，根据本发明的电机包括：定子1，其如传统的那样由设置有线 圈以形成相位的一束片体形式；和转子2，其可枢转地接收在定子1的壳体3 中。转子2设置有：在转子2的至少一部分5周围成角度地分布的磁体4。该 磁体电机的总体结构是已知的，并且因此将不在此处更详细地讨论。

根据本发明，定子1的壳体3具有的长度L大于转子2的所述部分5的长 度l。

转子2设置有磁性材料制成的至少一个环6，所述至少一个环6邻接所述 部分5并且被接收在定子1的壳体3中。环6是在这种情况下例如由铁或由磁 性合金(比如包括铁和硅或铁和钴的合金)制成。

定子1的壳体3的长度L和环6的长度l’被确定成具有适当的电感，使 得所述电机具有尽可能最低的最大短路转矩而同时提供适合其未来用途的性 能。

环6与定子1之间的气隙大致等同于转子2的磁体与定子1之间的最小气 隙。相比于缺乏这种环的电机，环6由此允许电感的增大。一方面在所述环6 与定子1之间以及另一方面在所述磁体与定子1之间提供等同的气隙，也有利 于所述电机的制造。

参考图1和图2，并根据第一实施例，转子2包括仅有一个部分5，并且 环6被放置在所述部分5的端部之一的旁边。

环6在这里具有平滑的外表面。该平滑的表面不会产生任何凸起 (salience)的效果。

在图3的变型中，环6具有带齿的外表面。环6在这里具有带凹口)轮廓 的横截面。

所述带齿的外表面使得有可能创建磁阻效应，所述磁阻效应能够借助于所 述电机的合适控制而产生扭矩。这可能在一些应用中是有用的。

不用说，依据期望的磁阻效应，环6的齿可具有：平行的、会聚的、或发 散的齿腹(flanks)。

在图1中，虚线示出用于形成带有两个相同电机的驱动装置的第二电机， 所述两个相同电机具有连接至同一输出轴7的转子2，而所述输出轴7连接至 待运动元件。所述电机被连接到控制单元10，所述控制单元10本身是已知的， 所述控制单元10被设计成使得所述电机中的单独一个被通电并且以正常工作 模式驱动输出轴7。

相同于或相似于先前所描述的那些的元件，将在第二和第三实施例的以下 描述中具有相同的附图标号。

参考图4，并根据第二实施例，转子2包括设置有磁体4的两个部分5， 并且环6被安装在所述两个部分5之间。

参考图5，并根据第三实施例，转子2包括设置有磁体4的两个部分5， 并且环6被安装在所述两个部分5之间。

由磁性材料制成的第二环6被安装在所述部分5之中一者的端部。

在所有实施例中，转子2上的所述环或若干环6的布置被优选设置成限制 磁体处的磁泄漏的危险。为此目的，在所述环6或若干环6与磁体之间在纵向 方向上设置一空间，此空间大于所述磁体与所述定子之间的气隙。所述气隙优 选等于此气隙的两倍。替代地或另外地，所述环或每个环6被形成呈两个同轴 的环形部件，即：内部件和由磁性材料制成的外部件，所述内部件因此与转子 2处于接触并且由非磁性材料制成。所述内部件的厚度大于所述磁体与所述定 子之间的气隙。

第一实施例的电机根据以下方法而制造。

根据本发明的制造方法包括以下步骤：

-制造所述定子1，

-在所述转子2的所述部分5上安装所述磁体4，

-在所述转子2上安装由磁性材料制成的环6。

在本方法中，定子1的壳体3的长度L和环6的长度l’分别基于所述电 机的期望电感而选择。

此外，所述环6具有基于所述电机的期望电感而选择的外表面。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是包括由权利要求所限定的本发 明的领域内的任何变体。

特别是，所述驱动装置可包括两个以上的电机。这些电机中，仅一些可被 配备有至少一个环6，而其它缺乏这种环。在后一种情况下，所述控制单元被 设计成使得：配备有环的电机在正常操作模式中使用，而其它电机在故障情况 下使用。

所述驱动装置的电机的转子可被直接连接到待运动元件，或者可被直接连 接到同一轴，或可通过运动传递装置而连接到这些。

电机可包括两个以上的环6。