永磁體同步馬達(dá)和伺服轉(zhuǎn)向裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種永磁體同步馬達(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(gè)由導(dǎo)電材料制成的繞組；轉(zhuǎn)子，其具有永磁體，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(dòng)力矩、基于轉(zhuǎn)子的預(yù)設(shè)的直徑?長度比、轉(zhuǎn)子極數(shù)以及所述定子槽的數(shù)目來構(gòu)造。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種電伺服轉(zhuǎn)向裝置。

Permanent magnet synchronous motor and servo steering device

The invention relates to a permanent magnet synchronous motor, especially three-phase electric motor, the stator, stator has a stator slot with the teeth, which are arranged in the stator, the stator tooth is provided with at least one made of conductive material having a rotor winding; permanent magnet, permanent magnet is spoke the shape of radially arranged in the rotor, the synchronous motor to a preset maximum braking torque, and restricted rotor based on preset diameter length ratio, rotor pole number and the number of stator slots is constructed. The invention also relates to an electric servo steering device.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
永磁體同步馬達(dá)和伺服轉(zhuǎn)向裝置本申請系申請人的專利技術(shù)名稱為“永磁體同步馬達(dá)和伺服轉(zhuǎn)向裝置”的母案的分案申請。母案在中國的申請?zhí)枮?01380040197.5，申請日為2013年7月11日。
本專利技術(shù)涉及一種永磁體同步馬達(dá)，特別是三相電馬達(dá)。本專利技術(shù)還涉及一種機(jī)動(dòng)車的電伺服轉(zhuǎn)向裝置。
技術(shù)介紹
這樣的永磁體同步馬達(dá)例如用在機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)裝置103。轉(zhuǎn)向桿107與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)件101借助小齒輪105而處于相互配合中。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)地聯(lián)接。轉(zhuǎn)向桿107與機(jī)動(dòng)車的能轉(zhuǎn)向的輪106保持相互配合伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)件101之間。伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置與齒桿相配合。為此，伺服驅(qū)動(dòng)裝置103可以裝設(shè)在轉(zhuǎn)向柱上。當(dāng)前用作伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)或者說波動(dòng)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(gè))相短接時(shí)最大制動(dòng)力矩這個(gè)參數(shù)是關(guān)鍵的，并且例如當(dāng)一個(gè)相完全短接時(shí)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(shí)還有高效率的方面)針對在機(jī)動(dòng)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)思路
基于上述背景，本專利技術(shù)的目的在于：給出一種改善的永磁體同步馬達(dá)。根據(jù)本專利技術(shù)，所述目的通過一種具有按照本專利技術(shù)的一個(gè)方面的特征的永磁體同步馬達(dá)或/和一種具有按照本專利技術(shù)的另一個(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)車的伺服轉(zhuǎn)向裝置，其具有根據(jù)本專利技術(shù)的永磁體同步馬達(dá)。本專利技術(shù)所基于的構(gòu)思在于：永磁體同步馬達(dá)的最大制動(dòng)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(shí)還有低力矩波動(dòng)性和高容錯(cuò)性相關(guān)聯(lián)。另一優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本專利技術(shù)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(dòng)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)本專利技術(shù)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(dòng)力矩；降低的停轉(zhuǎn)力矩；降低的力矩波動(dòng)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(dòng)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(dòng)車伺服轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動(dòng)裝置。但也可以考慮其他驅(qū)動(dòng)裝置中的其他應(yīng)用，例如電駐停制動(dòng)器。本專利技術(shù)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(gè)或12個(gè)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(gè)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(shí)，轉(zhuǎn)子組彼此間繞轉(zhuǎn)子軸線扭轉(zhuǎn)錯(cuò)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(shí)分隔一個(gè)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(shí)分隔一個(gè)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)本專利技術(shù)的永磁體同步馬達(dá)的成本顯著降低。本專利技術(shù)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)闡述本專利技術(shù)。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)本專利技術(shù)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)本專利技術(shù)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)本專利技術(shù)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的本專利技術(shù)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的本專利技術(shù)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(dòng)力矩的圖線示意圖。附圖應(yīng)當(dāng)表達(dá)出對本專利技術(shù)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專利技術(shù)的原理和方案。其他實(shí)施方式和多個(gè)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)本專利技術(shù)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(gè)定子槽202和12個(gè)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(gè)永磁體204。永磁體20本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種永磁體同步馬達(dá)(200)，具有：定子(201)，在所述定子中布置有其間帶有定子槽(202)的定子齒，其中，分別在定子齒上設(shè)置有至少一個(gè)由導(dǎo)電材料制成的繞組；轉(zhuǎn)子(208)，其具有永磁體(204)，所述永磁體呈輻條狀地沿徑向布置在所述轉(zhuǎn)子(208)中，其中，所述永磁體同步馬達(dá)(200)基于所述轉(zhuǎn)子(208)的預(yù)設(shè)的直徑?長度比(DLV)、轉(zhuǎn)子極數(shù)(210?n)以及所述定子槽(202)的數(shù)目以預(yù)設(shè)的而且受限制的最大制動(dòng)力矩(M

【技術(shù)特征摘要】
2012.07.31 DE 102012213465.41.一種永磁體同步馬達(dá)(200)，具有：定子(201)，在所述定子中布置有其間帶有定子槽(202)的定子齒，其中，分別在定子齒上設(shè)置有至少一個(gè)由導(dǎo)電材料制成的繞組；轉(zhuǎn)子(208)，其具有永磁體(204)，所述永磁體呈輻條狀地沿徑向布置在所述轉(zhuǎn)子(208)中，其中，所述永磁體同步馬達(dá)(200)基于所述轉(zhuǎn)子(208)的預(yù)設(shè)的直徑-長度比(DLV)、轉(zhuǎn)子極數(shù)(210-n)以及所述定子槽(202)的數(shù)目以預(yù)設(shè)的而且受限制的最大制動(dòng)力矩(MTMAX)來構(gòu)造，其中，存在交叉角(γ)與所述轉(zhuǎn)子(208)的直徑-長度比(DLV)根據(jù)下表建立關(guān)系：其中，轉(zhuǎn)子級數(shù)和定子槽的數(shù)目的單位為個(gè)，交叉角的單位為度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步馬達(dá)，其特征在于，所述永磁體同步馬達(dá)(200)具有9個(gè)定子槽(202)或12個(gè)定子槽(202)，并且所述轉(zhuǎn)子(208)的所述轉(zhuǎn)子極數(shù)(210-n)為6、8、10或14。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步馬達(dá)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(208)的預(yù)設(shè)的直徑-長度比(DLV)、所述轉(zhuǎn)子極數(shù)(210-n)以...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：格雷高爾茨·奧姆巴赫，霍爾斯特·施蒂格穆勒，沃爾奇西·克雷博茨，
申請(專利權(quán))人：博澤汽車部件有限公司及兩合公司，烏茨堡，
類型：發(fā)明
國別省市：德國,DE