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驱动电机

阅读：147发布：2020-05-11

IPRDB可以提供驱动电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明描述一种三相驱动电机，它包括具有一组定子槽(3)的静止不动的初级部分(2)、和可以相对初级部分(2)沿预定运动路线运动的次级部分(5)，三相(U，V，W)的定子绕组(4)如此设置在初级部分中，即流过定子绕组的电流产生初级部分磁极，并且多个永磁体(6)如此设置在次级部分(5)上，即永磁体磁极中总有一个磁极朝向初级部分(2)，并且在运动方向上形成一组次级部分磁极，次级部分(5)沿运动路线的运动是由初级部分磁极同次级部分磁极的相互作用引起的，所述初级部分磁极是由电流产生的。根据本发明，朝向初级部分(2)的次级部分磁极的数量与在次级部分(5)的给定位置上与次级部分磁极对置的初级部分磁极的数量之比是19∶12。，下面是驱动电机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种三相驱动电机，包括：

静止不动的初级部分(2)，它具有一组定子槽(3)，三相(U，V，W) 的定子绕组(4)设置在所述定子槽中，从而流经所述定子绕组(4)的电流产生初级部分磁极；和次级部分(5)，它可相对所述初级部分(2)沿预定的运动路线运动，并且多个永磁体(6)按照下述方式设置在所述次级部分(5)上，所述永磁体的磁极中的一个磁极总是朝向所述初级部分(2)，并且在运动方向上产生一组次级部分磁极，其中由电流引起的所述初级部分磁极同所述次级部分磁极的相互作用造成所述次级部分沿所述运动路线运动；

其特征在于，朝向所述初级部分(2)的所述次级部分磁极的数量同在所述次级部分(5)的给定位置上与所述次级部分磁极对置的所述初级部分磁极的数量之比为19∶12。

2.如权利要求1的前序部分所述的驱动电机，其特征在于，至少一个相(U，V，W)的至少两个定子绕组(4)具有彼此相反的绕线方向(L，R)。

3.如权利要求2所述的驱动电机，其特征在于，在所有的三相(U， V，W)中，各有至少两个定子绕组(4)具有彼此相反的绕线方向(R，L)。

4.如权利要求2或3所述的驱动电机，其特征在于，一个相(U，V， W)的一半定子绕组(4)具有第一绕线方向(R，L)，另一半定子绕组具有相反的绕线方向(L，R)。

5.如权利要求1至4中任一项所述的驱动电机，其特征在于，在圆周方向上，在某一相(U，V，W)的至少两个定子绕组(4)之间各设有另一相(U，V，W)的至少一个定子绕组(4)。

6.如权利要求5所述的驱动电机，其特征在于，一个相(U，V，W) 的两个定子绕组(4)形成一个绕组对，一个绕组对的所述两个定子绕组(4) 具有彼此相反的绕线方向(R，L)，并且另一个相(U，V，W)的一个定子绕组(4)恰好安置在所述两个定子绕组(4)之间。

7.如权利要求1至6中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述次级部分(5)是转子，并且38个朝向所述初级部分的所述次级部分磁极总是面对24个所述初级部分磁极。

8.如权利要求1至7中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述多个定子齿(8)设置在所述定子槽(3)之间，在所述定子齿(8)的自由端上设有头部(9)，所述头部的宽度在所述头部朝向所述次级部分(5)的一端大于所述头部朝向所述初级部分(2)的一端。

9.如权利要求8所述的驱动电机，其特征在于，所述头部(9)具有梯形横截面。

10.如权利要求1至9中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述永磁体(6)呈长方体形状。

11.如权利要求1至10中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述驱动电机为同步电机。

12.如权利要求1至11中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述定子绕组(4)以集中绕组的形式制成。

13.如权利要求1至12中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述初级部分(2)围绕所述次级部分(5)。

14.将如权利要求1至13中任一项所述的驱动电机(1)用于升降机的用途。

说明书全文

技术领域

本发明涉及三相驱动电机，包括具有一组定子槽的静止不动的初级部分、和可以相对初级部分沿预定的运动路线运动的次级部分，三相的定子绕组按照下述方式设置在定子槽中，流经定子绕组的电流产生初级部分磁极，并且多个永磁体按照下述方式设置在次级部分上，所述永磁体的磁极中总有一个磁极朝向初级部分，并且在运动方向上产生一组次级部分磁极。由电流引起的初级部分磁极同次级部分磁极的相互作用导致次级部分沿该运动路线运动。

背景技术

这一类型的驱动电机是早已知道的。具有这些特征的旋转驱动电机尤其是具有永磁性的异步感应电动机。本发明尤其涉及用于升降机以及用于存在与升降机类似需求的其它应用场合的驱动。在此类型的驱动中，振动力和负载脉动力矩长期以来就是一个问题，其导致功率损失和干扰噪声产生。特别是，在此意义上的已知噪声源是取决于电流的作用、齿槽转矩、以及取决于电流的、会在电机中导致不平衡的径向力和切向力的现象。
在现有技术中知道了各种不同的方法，用于实现更均匀的力产生和用于尽量减小噪声产生。例如，定子绕组可以按照所谓的分布绕组的形式重叠位于多于两个的定子槽内。此时，不同的定子绕组的匝缠绕在单独定子槽之间的定子齿上。但是，这导致较高的总电阻，进而导致降低的驱动电机效率。
为了尽量减小振动力和负载脉动力矩，还知道了将成型磁体用作永磁体，例如采用贝壳形或梯形的磁体。另外，在根据现有技术的驱动电机中，以这样的转子作为次级部分，即转子中的永磁体按照磁体行列的方式布置，这些磁体行列不是轴向平行地延伸的，而是以一个等于几度的小角度斜指向转子的轴向。
通过这些措施，确实可以实现振动力补偿、负载脉动力矩补偿以及减小噪声产生，但是，随之而来的就是相当高的功率损失，以及尤其在采用成型磁体时相当高的制造成本的增加。

发明内容

因此，本发明的目的是指出一种更好的途径，如何能在上述类型的驱动电机中在功率损失较小的情况下尽量减小振动力、负载脉动力矩以及与之相关的噪声源。
根据本发明，如此实现上述目的，即朝向初级部分的次级部分磁极的数量与在次级部分的给定位置上与所述次级部分磁极对置的初级部分磁极的数量之比为19∶12。
在本发明的上下文中已经确定，此比例就功率、噪声源补偿且尤其是振动力补偿和负载脉动力矩补偿来说是最佳的。在根据本发明的驱动电机中，可以尽量避免振动力和负载脉动力矩，从而即使不采用昂贵的成型磁体，也可以做到低噪声运转，并且可以利用制造成本较低和功率损失较小的优点。这让人惊讶是因为，在迄今为止的文献中都认为，如此选择次级部分磁极的数量和初级部分磁极的数量是有利的，即两者相差甚微，尤其是只差一、两个。
在本发明的范围内已经确定，所给出的比例不仅对于其次级部分为转子的驱动电机来说是最佳的，而且在线性驱动时也带来更好的效果。当然，在线性驱动中，静止不动的初级部分的绕组的数量和因而初级部分磁极的数量原则上是不受限制的，并且上述数量主要只由活动的次级部分的最大移动路线来决定。不过，在次级部分的给定位置上，全部存在的初级部分磁极中总是只有一部分初级部分磁极位于次级部分磁极的对面。所规定的比例19∶12 只与这样的初级部分磁极相关，即这些初级部分磁极在次级部分的给定位置上与次级部分对置，因此它们对电机的力的产生来说是有效的。
尤其也可以通过以下方式获得上述类型的、功率损失小且噪声低的驱动电机，至少一个相的至少两个定子绕组具有相反的绕线方向。这种电机是本发明的另一方面，它对于任意数量的初级部分磁极和次级部分磁极具有独立的重要性。

附图说明

参见附图并结合实施例来详细描述本发明的其它细节和优点。可以单独或组合采用其中所述的特征，以提供优选的实施例。其中：
图1表示根据本发明的驱动电机的一个实施例的横截面(没有示出定子绕组)；
图2表示图1所示实施例的定子绕组的错接；
图3表示图1所示实施例的定子齿。

具体实施方式

作为驱动电机1的一个实施例，图1示出一台同步电机，为了简化起见，没有示出定子绕组。图2示出了定子绕组4及其错接。驱动电机1包括静止不动的初级部分2，它具有一组共48个定子槽3。如图2所示，三相U、V、 W的定子绕组4以集中绕组形式安置在定子槽3中。这意味着，一个定子绕组4的基本上所有的匝缠绕在一个单独的定子齿8上，并且相邻的定子绕组 4不重叠。某一个定子绕组4的所有匝优选都缠绕在一个单独的定子齿8上。不过，就所产生的磁场而言，如果一个定子绕组4的几匝，如100匝中的3 匝，缠绕在另一个定子齿8上，其中在所述另一个定子齿上承载一个相邻的定子绕组4，实际上没有产生不同的结果，因此这种情况也可以被视为是集中绕组。
相U的几个定子绕组4分别串联并且形成绕组相。相V和相W的定子绕组4也按照相应的方式分别串联。用围绕初级部分2的圆来表示相U、V、W 的线路。为了清楚表示，在图2中，还用相应的字母来标注几个定子绕组4 同相U、V、W之间的对应关系。相U的线路在最外侧的圆中用虚线表示。相 V的线路在中间的圆中用实线表示，而相W的线路在最内侧的圆中用点划线表示。然而，也可以并联相U、V、W的一部分或全部的定子绕组4。
所示的驱动电机是内转子电机。初级部分2围绕按照转子形式构成的次级部分5，次级部分可以沿预定的运动路线运动，也就是说，次级部分可以相对上述部分2和5的共同轴线相对初级部分2旋转。呈长方体形状的多个永磁体6如此安置在次级部分5上，即永磁体6的一个磁极分别朝向初级部分2。就是说，这些永磁体6就旋转轴线而言在径向上被磁化。通过这种方式，在运动方向上出现了一组交替的次级部分磁极。次级部分5沿运动路线的运动即旋转是由初级部分磁极同次级部分磁极的相互作用导致的，而初级部分磁极由流经定子绕组4的电流产生。通过这种方式产生了扭矩，该扭矩由次级部分5被传递给一根轴，所述轴通过榫头插入次级部分5的槽口7中。
在所示的实施例中，所述多个永磁体6按照磁体行列方式排成一排地设置在次级部分5上，所述磁体行列沿次级部分的轴向延伸。在所示的实施例中，朝向初级部分2的次级部分磁极的数量同与这些次级部分磁极对置的初级部分磁极的数量之比为19∶12。内转子同步电机的功率非常高，噪声很低，在内转子同步电机中，24个初级部分磁极与朝向初级部分2的38个次级部分磁极对置。在图2所示的同步电机1中，总数为24个的定子绕组，即24 个初级部分磁极，正对着总数为38个的次级部分磁极。
对此重要的是，初级部分磁极的数量尽管在通常情况下与磁体行列(即在如图1所示的横截面中排列的永磁体6的数量)的数量一致，但并不一定非要如此。如果相邻的磁体行列像在所示实施例中那样分别具有相反的磁化方向，则磁极数量与磁体行列数量一致。不过，就所产生的磁场几何形状而言，如果例如采用多达两倍的磁体行列，其中每行列的宽度只有一半并且两个相邻的磁体行列形成一个磁极，就是说，各有两个磁体行列的北极沿径向指向外或沿径向指向内，则获得了同样的结果。因此，作用不是取决于磁体数量，而是取决于由磁体构成的、朝向当时另一部分的磁极的数量。
对于尽量减小振动力和负载脉动力矩来说，至少一个相的至少两个定子绕组4具有相反的绕线方向是有利的。在图2中，分别用字母L或R标出了定子绕组4的绕线方向。一个相的一半定子绕组4具有第一定子绕线方向L，而另一半定子绕组具有相反的绕线方向R。这意味着，各有一半定子绕组4 被顺时针缠绕，另一半定子绕组被逆时针缠绕。
图2还示出了，在圆周方向上，在某一相(例如相U)的两个定子绕组 4之间总是设有另一相如相V或相W的至少一个定子绕组4。此时，一个相的两个定子绕组4分别形成一个绕组对，在这里，一个绕组对的两个定子绕组4分别具有相反的绕线方向，并且另一相的定子绕组4恰好设置在它们中间。通过这种方法，功率损失可被减至最低，同时可以非常好地减小振动力。
在所示的实施例中，一个定子绕组4总是占据两个相邻的定子槽3。在在单独的定子槽3之间分别设有定子齿8。这意味着，一个定子绕组4被缠绕在每隔一个的定子齿8上。这种几何结构不仅就加工技术而言是有利的，而且就磁通引导而言是有利的。不过，原则上也可以围绕每个定子齿8缠绕一个定子绕组4，结果，定子槽3的数量与定子绕组4的数量一致。
而且，如果定子齿8在其自由端上带有一个头部9，其中该头部的宽度在其朝向次级部分2的一端大于其朝向初级部分5的另一端，则这对获得最佳磁通引导来说是有利的。在图3中示出了图1所示的驱动电机1的定子齿 8。头部9位于朝向其自由端缩小的、基本呈梯形的定子齿8上。头部9本身也呈梯形。如果头部9的侧面相对定子齿8的相邻侧面以一个等于20°至 30°且优选为24°至26°的角度α延伸，这是非常有利的。
所述驱动电机涉及内转子同步电机，内转子同步电机特别适用于升降机并且也是本发明的一个特别重要的应用。如上所述，本发明的教导可以有许多变型方案。特别是，本发明也可以被用于线性驱动以及外转子旋转电动机。
此外，本发明的驱动电机所用的永磁体和电绕组的总数量可以在很大范围内变化，例如因为下面的原因：
多个相邻的永磁体共同形成一个朝向初级部分的次级部分磁极和/或多个绕组共同形成一个朝向次级部分的初级部分磁极；
在旋转电机(电动机)的情况下，初级部分(定子)和次级部分(转子) 在其外周具有24或38的整数倍的(有效)磁极，这些磁极朝向各自的另一部分；
各自朝向另一部分的多个磁极在该次级部分的预定运动路线的横向方向上排成一排。
在任何情况下都有利的是，两个部分的相互面对的、其相互作用产生驱动的磁极的比例按照规定比例，其在运动方向上的间隔按照反比。

标题	发布/更新时间	阅读量
电机驱动器-专利编号CN107395092B	2020-05-12	958
电机驱动器-专利编号CN110291715A	2020-05-12	606
驱动电机-专利编号CN102414962B	2020-05-11	569
驱动电机-专利编号CN102414962A	2020-05-11	962
电机驱动锁-专利编号CN101076645A	2020-05-12	257
电机驱动器-专利编号CN107395092A	2020-05-13	639
电机驱动器-专利编号CN103728966B	2020-05-13	916
驱动电机-专利编号CN102067410A	2020-05-11	514
驱动电机-专利编号CN101268601A	2020-05-11	145
电机驱动器-专利编号CN107872188A	2020-05-13	95

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