專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)及其例如在電動(dòng)機(jī)車(chē)中的使用。
電機(jī)，尤其是永久磁鐵勵(lì)磁的同步電機(jī)，主要使用在機(jī)床制造業(yè)中。在這里，由于可供使用的安裝空間有限，這也適用于軌道車(chē)輛，在機(jī)床和尤其在低平臺(tái)或低車(chē)架軌道車(chē)輛中，帶來(lái)涉及配置高效驅(qū)動(dòng)裝置的問(wèn)題。例如所要求的離地凈高和車(chē)輪磨損限制了向下的結(jié)構(gòu)空間。此外，在具有輪對(duì)的車(chē)架很低的車(chē)輛中，車(chē)體的彈性跳動(dòng)限制了向上的結(jié)構(gòu)空間。
由US4864177已知一種用于雙極單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子，它基于其物理的作用原理，有不同的縱向和橫向尺寸。在這里，在槽深總是相同時(shí)存在不同的軛鐵高度。
由US3783318已知一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子，它基于不同的槽深有不同的縱向和橫向尺寸。
因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種驅(qū)動(dòng)裝置，它在有比較高的扭矩、低的能耗和少維護(hù)的同時(shí)，可以裝入狹小的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。它還應(yīng)能特別便于制造。
為了達(dá)到所提出的目的本發(fā)明提供一種具有定子和轉(zhuǎn)子的電機(jī)，其中，定子的板疊有沿軸向延伸的槽以及在相鄰的槽之間有面朝空氣間隙方向延伸的齒，其中，至少一預(yù)定數(shù)量的齒分別被齒繞線(xiàn)圈圍繞，以及，沿定子周向設(shè)至少一個(gè)設(shè)計(jì)為無(wú)槽的區(qū)段，該無(wú)槽區(qū)段在空氣間隙處遵循定子孔的輪廓形狀。
這種按本發(fā)明的電機(jī)當(dāng)使用在電動(dòng)車(chē)輛中時(shí)，在降低噪聲和能耗的同時(shí)，提供足夠的扭矩為這種機(jī)車(chē)加速。在這里特別有利的是，在電機(jī)圓周上不存在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)地連續(xù)分布的定子繞組，而是采用繞這些齒的各單個(gè)齒繞線(xiàn)圈。
這些齒繞線(xiàn)圈有利地事先制成，然后僅須套在各自的齒上。齒繞線(xiàn)圈有利地也可以處在線(xiàn)圈架上，線(xiàn)圈架可以材料連接地、形狀封閉地或摩擦連接地固定在齒上。
按本發(fā)明作為電動(dòng)機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)，在扭矩較大的同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)離地凈高和限制車(chē)體彈性的要求。特別有利的是，此電機(jī)可設(shè)計(jì)為直接驅(qū)動(dòng)裝置。
在這里，直接驅(qū)動(dòng)裝置指一種沒(méi)有減速器的驅(qū)動(dòng)裝置。在這種情況下扭矩可通過(guò)離合器傳給車(chē)輪或輪對(duì)。因此驅(qū)動(dòng)裝置懸掛在底盤(pán)上并因而是減振的。
按另一項(xiàng)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)裝置沒(méi)有離合器直接跨騎在輪對(duì)軸上。它因而不減振和是輪對(duì)的一部分。轉(zhuǎn)子配備永久磁鐵。尤其在多極的永久磁鐵勵(lì)磁同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子有一些有利于磁通集中地排列的永久磁鐵，以獲得更高的磁通量密度。
有利地，在這里線(xiàn)圈寬度等于極距的許多倍。
特別有利的是，無(wú)槽的區(qū)段彼此對(duì)置，因?yàn)檫@樣可以減小結(jié)構(gòu)空間的高度，以及尤其有利于離地凈高和彈性。
附圖示意表示本發(fā)明和本發(fā)明其他有利的設(shè)計(jì)。其中

圖1至3表示按本發(fā)明的電機(jī)疊片或薄板的剖面；圖4、5表示在按本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子中永久磁鐵的排列；圖6表示包括永久磁鐵和至少一個(gè)短路鼠籠的轉(zhuǎn)子；圖7和8表示在車(chē)體上按先有技術(shù)的電機(jī)；圖9和10表示在車(chē)體上按本發(fā)明的電機(jī)；圖11至18表示在輪對(duì)或單個(gè)車(chē)輪上按本發(fā)明的電機(jī)的基本布局；圖19表示必要時(shí)在底盤(pán)內(nèi)有減速器的電機(jī)布局；圖20表示減振的直接驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)視圖；圖21表示不減振的直接驅(qū)動(dòng)裝置橫截面。
圖1表示電機(jī)1定子的疊片或薄板2。薄板2被鍍層和有兩個(gè)設(shè)計(jì)為無(wú)槽的對(duì)置側(cè)。無(wú)槽的區(qū)段3沿周向分別通過(guò)一個(gè)約60度的扇形段表征。薄板2的其余橫截面表示了槽4，它們構(gòu)成一個(gè)中斷的齒繞線(xiàn)圈繞組7的組成部分。在這里，比較寬的齒6與窄的齒5交替，其中窄齒5無(wú)繞線(xiàn)，而寬齒6卷繞線(xiàn)圈繞組。作為線(xiàn)圈繞組有利地采用預(yù)制的齒繞線(xiàn)圈7。因此在一個(gè)槽4內(nèi)僅有一個(gè)齒繞線(xiàn)圈7的一根去線(xiàn)或一根回線(xiàn)。電機(jī)1設(shè)計(jì)為多極的，也就是說(shuō)，它有約二十個(gè)以上的極。
圖2如圖1那樣表示一個(gè)中斷的齒繞線(xiàn)圈繞組，但只有一個(gè)無(wú)槽的區(qū)段3。在這里只有一些寬齒7被齒繞線(xiàn)圈7圍繞。
同步電機(jī)定子的這種不尋常的結(jié)構(gòu)可僅在齒繞線(xiàn)圈7中。因此不需要在同步電機(jī)的圓周上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)地連續(xù)分布的定子繞組。在安裝高度(＝軸高)相同時(shí)，按本發(fā)明的這種同步電機(jī)的扭矩可以顯著提高，亦即與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的電機(jī)1相比其扭矩利用率大大提高。通過(guò)在有軌車(chē)輛的輪對(duì)直接驅(qū)動(dòng)裝置中使用這種電機(jī)作為牽引電動(dòng)機(jī)，可以例如降低摩托化程度并因而節(jié)省費(fèi)用。這種電機(jī)1需要比較有限的結(jié)構(gòu)空間，所以它們尤其可使用于低平臺(tái)或低車(chē)架的車(chē)輛中，或尤其使用在機(jī)床制造業(yè)中。
盡管齒繞線(xiàn)圈繞組不連續(xù)，電機(jī)扭矩的波動(dòng)性基于高的極數(shù)仍處于一個(gè)對(duì)于牽引作業(yè)可允許的范圍內(nèi)。
為了在機(jī)床制造業(yè)或其他生產(chǎn)機(jī)床中使用，例如通過(guò)定子薄板2槽的斜度和/或轉(zhuǎn)子28永久磁鐵20的斜度，滿(mǎn)足在機(jī)床制造業(yè)中對(duì)扭矩波動(dòng)性更高的要求。在這里同步電機(jī)尤其有一種處于槽距0.4倍與0.6倍之間的斜度。
圖3表示具有一個(gè)不中斷的齒繞線(xiàn)圈繞組和兩個(gè)無(wú)槽區(qū)段3的薄板2。
圖4和5分別表示一個(gè)轉(zhuǎn)子28。在圖4中，永久磁鐵20裝在轉(zhuǎn)子28外圓周上并用箍帶19固定。按圖20，永久磁鐵20沿磁通量集中方向嵌入轉(zhuǎn)子28的板疊內(nèi)。
圖6表示一個(gè)具有安裝在轉(zhuǎn)子28外圓周上用箍帶固定的永久磁鐵20的轉(zhuǎn)子28。附加地，在轉(zhuǎn)子28的板疊內(nèi)有至少一個(gè)感應(yīng)鼠籠21，用于進(jìn)一步利用扭矩的諧波分量。
圖7、8在前視圖中表示一種已知的電機(jī)作為沒(méi)有詳細(xì)表示的機(jī)車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置在車(chē)體11內(nèi)的基本結(jié)構(gòu)。在這里，在軌道12上棱邊與電機(jī)1下棱邊之間，原則上應(yīng)包含有一個(gè)規(guī)定的離地凈高13。這尤其在直接驅(qū)動(dòng)裝置的情況下可以觀(guān)察到。對(duì)于例如通過(guò)減速器16驅(qū)動(dòng)輪對(duì)10的電機(jī)1，電機(jī)軸14可設(shè)在輪對(duì)軸15的上方，以便由此獲得要求的離地凈高。但這樣一來(lái)車(chē)體11的下棱邊抬高，從而尤其導(dǎo)致?lián)p失舒適性。
圖9、10用相同的視圖表示，在使用按本發(fā)明的優(yōu)選地設(shè)計(jì)為永久勵(lì)磁同步電機(jī)的電機(jī)1時(shí)的幾何關(guān)系。所要求的離地凈高在車(chē)體11下降的同時(shí)予以遵守。
圖11至18表示按本發(fā)明的作為機(jī)車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)的電機(jī)1另一些布局的可能性。按圖11，電機(jī)1在這里作為不減振的輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置同軸于輪對(duì)10的軸布置。因此獲得上面已提及的尤其對(duì)于低平臺(tái)或低車(chē)架車(chē)輛的優(yōu)點(diǎn)。
圖12表示一個(gè)輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，其中電機(jī)1和減速器16同軸于輪對(duì)10的軸布置。
圖13表示電機(jī)1作為單個(gè)車(chē)輪17的直接驅(qū)動(dòng)裝置。
圖14表示電機(jī)1和減速器16同軸于單個(gè)車(chē)輪17的軸布置。
圖15表示電機(jī)1橫臥地通過(guò)減速器16驅(qū)動(dòng)輪對(duì)10。
圖16表示電機(jī)1橫臥地通過(guò)減速器16驅(qū)動(dòng)單個(gè)車(chē)輪17。
圖17和圖18與圖15和圖16的主要區(qū)別在于，電機(jī)1縱臥地布置。
國(guó)19舉例表示按圖11的驅(qū)動(dòng)裝置方案在一個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)架18內(nèi)的布局，該機(jī)架尤其包含沒(méi)有詳細(xì)表示的支承系統(tǒng)。
圖20用原理圖表示一個(gè)減振的直接驅(qū)動(dòng)裝置的縱剖面，作為按本發(fā)明的同步電機(jī)的應(yīng)用。在這里，通過(guò)一個(gè)鉸接連桿離合器9在電動(dòng)機(jī)一側(cè)驅(qū)動(dòng)與一個(gè)輪對(duì)10接合的空心萬(wàn)向軸8。
圖21表示一個(gè)輪對(duì)10的一個(gè)不減振的直接驅(qū)動(dòng)裝置的橫截面。此直接驅(qū)動(dòng)裝置在電機(jī)1輸出功率相同時(shí)保持離車(chē)體11下棱邊和離軌道12上棱邊要求的距離。定子的薄板2上配設(shè)有齒繞線(xiàn)圈7。薄板2無(wú)槽的區(qū)段3按理想的方式面朝軌道12或車(chē)體11。一個(gè)轉(zhuǎn)子18圍繞輪對(duì)軸15。該轉(zhuǎn)子18在其外圓周上有永久磁鐵20，這與在圖19和20中詳細(xì)描述的一樣。
在機(jī)床或其他專(zhuān)用機(jī)床中，必要時(shí)無(wú)槽的區(qū)段3不僅在數(shù)量上而且有關(guān)它們?cè)诒“?上的相互位置，都要求與提供的現(xiàn)場(chǎng)條件相匹配。
此外，相鄰齒的齒側(cè)面設(shè)計(jì)為平行的，所以易于與齒繞線(xiàn)圈7進(jìn)行裝配。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)(1)，其包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子(28)，其中，該定子的薄板(2)有多個(gè)沿軸向延伸的槽(4)以及在相鄰的槽(4)之間有面朝空氣間隙方向延伸的齒，其中，至少一預(yù)定數(shù)量的齒(5、6)分別被齒繞線(xiàn)圈(7)圍繞，以及，沿所述定子的周向設(shè)置至少一個(gè)設(shè)計(jì)為無(wú)槽的區(qū)段(3)，該無(wú)槽區(qū)段(3)在所述空氣間隙區(qū)域內(nèi)卻遵循定子孔(11)的輪廓形狀。
2.按照權(quán)利要求1所述的電機(jī)(1)，其特征為，所述無(wú)槽區(qū)段(3)覆蓋60°的圓周面。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)(1)，其特征為，所述至少一個(gè)無(wú)槽區(qū)段(3)彼此對(duì)置。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的電機(jī)(1)，其特征為，所述轉(zhuǎn)子(28)有永久磁鐵(20)。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的電機(jī)(1)，其特征為，所述轉(zhuǎn)子(28)有至少一個(gè)感應(yīng)鼠籠(21)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的電機(jī)(1)，其特征為，所述定子有一個(gè)中斷的齒繞線(xiàn)圈繞組。
7.一種具有一臺(tái)按照權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述電機(jī)(1)的電動(dòng)機(jī)車(chē)。
8.按照權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)車(chē)，其特征為，所述電機(jī)(1)無(wú)槽的區(qū)段(3)處于所述軌道(12)與車(chē)體(11)之間。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的電動(dòng)機(jī)車(chē)，其特征為，所述電機(jī)(1)直接或通過(guò)一個(gè)減速器驅(qū)動(dòng)一個(gè)輪對(duì)(10)或單個(gè)車(chē)輪。
10.按照權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)車(chē)，其特征為，所述電機(jī)(1)尤其通過(guò)離合器減振地或不減振地跨軸地驅(qū)動(dòng)輪對(duì)(10)。
11.一種具有一臺(tái)按照權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述電機(jī)(1)的機(jī)床。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種非常緊湊的電機(jī)(1)，它可以安裝在結(jié)構(gòu)空間很小的地方例如機(jī)車(chē)或機(jī)床上，按本發(fā)明建議了一種有定子和轉(zhuǎn)子(28)的電機(jī)(1)，其中，定子的薄板(2)有沿軸向延伸的槽(4)以及在相鄰的槽(4)之間有面朝空氣間隙方向延伸的齒(5、6)，在這里，至少一預(yù)定數(shù)量的齒(6)分別設(shè)計(jì)為單齒繞組(7)，以及，沿定子周向設(shè)至少一個(gè)設(shè)計(jì)為無(wú)槽的區(qū)段(3)，該無(wú)槽區(qū)段(3)在空氣間隙處卻遵循定子孔(11)的輪廓形狀。
文檔編號(hào)H02K1/14GK1906825SQ200480040662
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者蒂洛·霍夫曼, 安德烈亞斯·喬克爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司