CN110383635A - 多相结构的电磁组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多相结构的电磁组件(1)，所述组件包括：轭(5)，其包括电磁主体；多个间隔开的块(50)，其相对于所述轭(5)的支撑面(5A、5B)中的一个突出并沿着所述轭(5)的支撑面(5A、5B)的周边连续布置；以及与所述块(50)相关联的至少一个绕组(6)，其中，存在仅一个轭(5)，所述多个块(50)被布置在至少两个块组(A、B、C)中，其中给定的块组(A、B、C)中的两个连续块(50)通过块间距离(E)间隔开，并且每个块组(A、B、C)与相邻的块组(A、B、C)通过不同于所述块间距离(E)的组间距离(D)隔开。

Description

多相结构的电磁组件

技术领域

本发明涉及一种具有绕组、具有多相结构的电磁组件。

背景技术

就具有绕组的电磁组件来说，多相结构指的是具有绕组的电磁组件，其相数大于1。

更具体地，将参考把这样的电磁组件用作电机(特别地具有电动机和/或发电机操作模式的电机)的定子或转子来描述本发明，尽管不限于此。

除电机之外，本发明可以被使用于这样的电磁组件在旋转电气机械中的任何应用，并且可以被应用于具有本发明的特征的使用电磁轭的任何旋转设备。

例如，本发明还可用于位置传感器、速度传感器或加速度传感器的领域中。

以已知的方式，电磁轭通常呈沿着纵轴(被称为z轴)延伸的实心或空心的圆柱形状，并且包括由螺柱(stud)(或齿)的交替和凹口的交替组成的凸磁极的交替，所述螺柱从电磁轭的主体的内表面或外表面突出并且是等距的。

此外，单相结构电磁轭包括从电源输入端延伸到电源输出端并围绕每个螺柱缠绕的单个绕组(被称为磁性绕组)，以便在连续螺柱和等距离螺柱之间交替产生进口流量和出口流量是已知的。绕组可以被制成波浪形绕组(即在每个螺柱处改变面地从一个螺柱经过另一个螺柱的绕组)，或者作为叠瓦状绕组(即完全包围每个螺柱的绕组)。绕组具有一个或多个线匝。

意图将以这种方式产生的单相结构电磁轭定位成面向例如由磁体构成的电磁元件，并且距离那里一段距离以便产生电磁气隙表面。

为了制造多相电气机械，如图1所示组装如上所述且沿z轴层叠的若干个单相结构电磁轭C1至C3。每个单相结构电磁轭C1至C3都设置有多个位于电磁轭周边上的等距螺柱P，并且与其相关联的绕组一起形成一个相。通过组装三个电磁轭，由此产生的组件形成三相结构。

为了避免任何短路，单相结构电磁轭的各个绕组彼此不接触是一个追求的目标。因此，在层叠配备有绕组的电磁轭的过程中，注意将它们隔开以便防止它们接触。

另外，以确保两个连续电磁轭的螺柱之间的角度偏移的这种方式来将电磁轭相对于彼此布置。这样的角度偏移等于

360°/(2*Np*Nphases),

其中，Np是磁极的数量，并且Nphases是单相结构电磁轭的数量(也被称为相数)。

在电机中，一直希望将相数增加为大于1(这允许电机的启动)，或改善电机的电形状因数以便降低过大的转矩脉冲。

这通常通过组装多个单相结构电磁轭来实现。然而，这样的组件增加了马达沿z轴的体积，因为必须将缠绕的电磁轭单相结构间隔开。特别地，所添加的每个相都会增加马达的初始长度，以便特别地保持每个电磁轭之间的空间。

现在，在某些应用中，体积可能存在问题，并且因此希望提供体积尽可能小的多相马达。

此外，除此之外，设计并维护多个单相结构电磁组件的这样的组件是困难的。

最后，这样的马达的制造成本迅速增加。

发明内容

因此，本发明试图提供一种不具有上述缺点的多相结构电磁组件。本发明的一个特定目的是使这样的组件所占用的体积最小化。本发明还通过其在电机中的使用提供了能够在不影响体积的情况下增加电机的转矩的优点。将在下面的描述中详述本发明的多相结构电磁组件的其他优点。

根据本发明，所述多相结构电磁组件包括具有电磁主体的轭；从所述轭的支撑面突出的多个间隔开的螺柱，轭的该支撑面有利地是轭的各面中的一个，多个螺柱沿着轭的支撑面的周边连续布置；以及与螺柱相关联的绕组。此外，轭是唯一/单个的，这意味着该组件仅包括一个轭，并且多个螺柱被布置在至少两组螺柱中，其中同一组螺柱中的两个连续螺柱通过螺柱间距离间隔开，并且每各螺柱组与相邻的螺柱组通过不同于所述螺柱间距离的组间距离隔开。

更有利的是，每个绕组与一个螺柱组相关联。

就螺柱组和螺柱的连续布置来说，“相邻组”指的是在一组螺柱之后紧跟着的螺柱组。

根据轭的结构，螺柱可以具有不同的形状和尺寸。

优选地，轭的所有螺柱都具有相同的形状。

因为螺柱的几何形状可以根据轭并且根据目标应用而变化，所以组间距离被视为中轴——其与属于两个相邻组的两个连续螺柱的支撑面相垂直——被分开的角距离。螺柱间距离被视为中轴——其与属于同一组的两个连续螺柱的支撑面垂直——被分开的角距离。

根据一个特征，轭的主体是环状的、或一个或两个环状部件中的圆柱形、或特别地沿着圆柱体的纵轴对接在一起的圆柱体、或盘状的、或平行六面体状的。

如果磁轭具有盘形或环形的主体，则螺柱作为突起从其延伸的支撑面优选呈圆形的几何形状。另外，螺柱沿支撑面的圆形周边连续布置。然而，可以想到其他几何形状的螺柱，尤其是截锥体锥形螺柱。

如果磁轭具有线性形状(这意味着如果磁轭具有平行六面体形状)，则螺柱沿着轭的一个直边连续布置。

因此，在同一表面上并通过唯一的轭，能够在不需要像现有技术那样沿z轴连续层叠若干电磁轭的情况下获得多相结构电磁组件。另外，因此能够免掉将两个连续轭分开的空间。

因此，本发明能够创建紧凑的且沿z轴尺寸减小的多相结构电磁组件。最后，本发明有利地允许减小多相结构电磁组件的总体体积。

在本说明书的其余部分中，如果本发明的组件不提供电磁螺柱的特定布置，则无论轭的形状如何，z轴都意指与需要沿其来轴向层叠若干单相结构轭的轴对应的轴。

z轴还垂直于当另一电磁元件被放置成与电磁螺柱相对并且与电磁螺柱相距一定距离时、以及当电流被施加给绕组时在提供的气隙中感应出的磁通量。

在环状或盘状轭的情况下，z轴垂直于径向平面。对于平行六面体轭(也被称为线性轭)，z轴垂直于螺柱的纵向方向。

对于由对接在一起的至少两个环状或柱形部件形成的柱形轭，每个部件都包括以间隔开的方式分布的相应数量的螺柱，以使得一个部件的两个连续螺柱之间的空间能够容纳另一部件的一个螺柱。因此，对接在一起的环状或柱形部件的螺柱从头到尾彼此平行地组合，而且同时遵循所需要的组间距离和螺柱间距离。

在下面的描述中，“与每个螺柱组相关联的绕组”指的是对于每个螺柱组或对于子组的每个组合具有电源输入端和电源输出端的绕组。子组的组合/子组组合稍后定义。

螺柱组的配置、同时结合以不同于螺柱间距离的组间距离，能够在绕组被通电时提供多个电相——其中在各电相之间具有电相偏移，从而提供一多相结构电磁组件。

因此，根据本发明的多相结构电磁组件是“单块/单体”型的，将多个相整合在单个环状、盘状或平行六面体形状的体积内，而不需要在平行且间隔开的连续平面中层叠多个电磁轭。“单块/单体”指的是多相结构电磁组件仅包括形成具有多个螺柱组的单一质量块的单一轭。

多相结构是从一个唯一的单个轭获得的。本发明的电磁组件的单一质量块提供的多相结构的体积小于现有技术组件所需的体积，在现有技术的组件中，多相结构是通过层叠若干单相结构轭并且使它们间隔开而获得的。

多相结构电磁组件的这样的单块/单体设计提供了除减小体积的优点之外的额外和/或替代优点，特别地：

-能够将相同的相数集中在较小的体积中，并且实现允许马达的转矩增加的轴向长度；

-减小了绕组的体积，从而能够减少所使用的通常由铜制成的电线的数量，由此也降低了制造成本；

-减少了用于所有相的所有绕组的电线的长度，从而能够减小电阻，并因此减小了由于焦耳效应所导致的损耗；

-限定了一种螺柱布置，由此使得螺柱不再沿整个圆周等距(包括与打算被相对地定位的另一磁性元件的角度偏移，例如，如果本发明的电磁组件是定子则该另一磁性元件为转子)，这于是能够减小马达的“齿槽效应”抑制转矩，由此使得更容易使转子旋转；

-电磁组件的维护，因此能够使结合有这样的电磁组件的电机更容易维护；

-多相结构电磁组件易于组装和拆卸；

-降低制造成本；

-降低了高速马达中的振动引起的磨损风险。

根据另一个特征，该多相结构电磁组件包括若干个相，以使得多相结构电磁组件的每个相对应于：

-每个螺柱组，该螺柱组被视为连续的，并且不同的绕组与每个螺柱组相关联，或者

-与同一个绕组相关联的至少两个离得远的螺柱组(两个组不会连续地一个接一个地布置)，所述同一个绕组与其它组的绕组不同。

在本发明中，与同一个绕组相关联的至少两个离得远的组的组合被定义为子组。

当轭是环状的或盘状的、且两个子组构成一个相时，两个子组沿径向相对地布置。

当轭是平行六面体形且两个子组构成一个相时，两个子组被布置成：在由子组形成的第一相组的每一侧上，均有一个子组。

当多相结构电磁组件优选地包括如上面提到的以子组方式分布的螺柱组时，上面定义的且对应于两个相邻螺柱组的组间距离保持相同。

因此，组间距离也是沿着垂直于支撑面的中轴将螺柱组的第一子组的端部螺柱与紧接在与第一螺柱组相邻布置的另一螺柱组的子组后面的螺柱分开的距离。

根据一个特定实施例，组间距离在整个轭内是相同的。

当每一个组间距离在轭的整个周边上相同时，它基本上等于与以下各项相对应的电角度：

-当相数为奇数时，电角度为180°/Nphases，以及

-当相数为偶数时，电角度为360°/Nphases，

其中Nphases是相数，特别地假设每个螺柱组或每个子组的螺柱间距离相同、并且在电学上等于180°。

电角度被定义为等于全机械旋转(即360°)除以磁极对的数量。当结构为线性的时，电角度被定义为具有下述的值：将两个连续磁极对分开的距离等于360°。

因此，优选地，螺柱组或螺柱子组以平衡的方式分布，其中每个组或每个子组在轭的表面上等距地间隔开，于是组间距是相同的。

对于具有环状或盘状轭的电磁组件，这样的布置能够获得径向电场力的均衡。

优选地，根据目标应用(特别地对于马达)，螺柱的子组的数量优选地是偶数，和/或对应于相数的组的数量优选地是奇数。

举例来说，多相结构电磁组件是三相结构并且包括

-三个螺柱组，每个组对应于一个相，或者

-三对螺柱子组，每对子组对应于一个相，并且每对子组中的两个子组沿径向相对地布置且与同一个绕组相关联。

在另一个示例性实施例中，多相结构电磁组件具有五相结构并且包括五个螺柱组，每个螺柱组都与一个不同的绕组相关联。

根据一个优选特征，每个螺柱组或每个螺柱子组都包括相同数量的螺柱，为偶数或奇数。

该多相结构电磁组件包括针对每个螺柱组或每个子组组合(诸如尤其是每对子组)的一个绕组，每个绕组都由与每一个螺柱相关联的一个或多个线匝形成。各组的绕组可以串联或并联或以任何其他方式连接。

可以以以下方式来产生绕组：

-以波浪形的形式，也就是说从一个螺柱前往另一个螺柱，从一个螺柱的极面交替地经过下一个螺柱的相对极面，或者

-以叠瓦状绕的方式，完全卷绕每个螺柱。

可以理解的是，众所周知，极面是螺柱的与z轴垂直的平面中延伸的面。

在一个特定实施例中，某些螺柱不被缠绕，或者采用两个绕组。

有利地，意图通过平衡的多相电流来为绕组供电。但是，电流可以不是平衡的。

优选地，针对所述相之间的电相角，对用于每个相的每个螺柱组或每个螺柱子组组合的绕组，所供应的电流成角度地设置。

而且，通过每个绕组的电流可以是正弦波、三角波、方波、并且尤其是三电平方波电流等。

作为非限制性示例，螺柱可以具有各种形状，诸如圆形或多边形基底的柱体形状、或蘑菇形状、或优选地朝向支撑面的相对侧扩散开的喇叭形实心形状、和/或在至少一个极面上具有凹槽(优选地具有单个凹槽，以使得两个连续螺柱的每个凹槽交替地定位在每个极面上，尤其以波浪形之字线来组合绕组)的实心形状。

优选地，同一个多相结构电磁组件的螺柱具有相同的形状。

根据又一个特征，一个或多个螺柱以可拆卸的方式附接到所述轭，特别地在具有或不具有空隙的情况下插入、和/或粘接、和/或使用接口和固定元件附接。特别地，螺柱可以具有基底，该基底意图以燕尾式的啮合方式与支撑面协作。

特别地，每个螺柱都具有与轭的支撑面相对的表面，所述表面面向气隙、具有凸形形状，以便提供可变距离的气隙。这样的几何形状允许感应电压在形式上是正弦的。

本发明还涉及一种设备，其包括这样的多相结构电磁组件、以及与气隙相对布置的电磁元件，这样的一个设备包括相对并且相距一定距离布置的磁体，以便在元件和组件之间产生气隙。

在本发明的其他替代实施例中，能够面向多相结构电磁组件、与气隙相对地定位一组磁块或一保持架、或者一组短路线圈、或者单相或多相绕线式电枢、或者诸如在可变磁阻电机中使用的包括多个齿的非绕线式电枢(该电枢包括在气隙周边基本均匀分布的多个磁极，磁极在电学上彼此相距180°)，该组磁块使磁通量集中，保持架与笼式感应马达基本上类似。

当多相结构电磁组件的轭是圆柱形时，螺柱相对于圆柱形表面向内或向外地突出。在与相对且间隔开的电磁元件一起使用的情况下，轭相应地被称为位于外侧并且围绕电磁元件地布置，或者被称为位于内侧、电磁元件布置围绕其布置。

在电机的应用中，当多相结构电磁组件的轭具有盘状或平行六面体(或线性)形状时，轭将被布置在右侧或左侧。

在针对本发明的替代实施例中，能够使各个相不具有相同数量的螺柱。在一个特定配置中，可能的，不是所有螺柱子组都包括相同数量的螺柱。

根据与本发明的多相结构电磁组件相关联的电磁元件的应用和实施例，轭可以是固定的或旋转的。

本发明还涉及一种包括本发明的多相结构电磁组件的电气机械，诸如旋转或静电电气机械(尤其是直流电气机械)，与磁体同步、与绕线转子同步、与鼠笼式转子异步、与绕线转子异步、步进(称为可变磁阻)电机、电动机、交流发电机、起动器、减速器、位置传感器、速度传感器、加速度传感器或任何其他应用。

本发明还应用于放置在相对电枢的内部或外部、或者其右侧或左侧的固定或移动电枢。相对电枢可以包括磁体、电磁体、无动力/不通电的螺柱。另外，相对电枢可以包括“鼠笼”。

另外，根据本发明，形成电气机械的电相的绕组可以被分成相同或不同的子组件/子组。

附图说明

通过阅读下面的详细描述将更好地理解本发明并且进一步的特征和优点将变得更加明显，所述详细描述包括通过非限制性示例给出的附图给出的、参考附图以说明方式给出的实施例，所述非限制性示例可以用于补充对本发明的理解以及对如何将其具体化的描述，并且在适当情况下有助于其定义，并且在附图中：

-图1是现有技术的多相结构电磁组件的详细透视图；

-图2描绘了根据本发明的多相结构电磁组件的一个示例性实施例的横截面视图，所述多相结构电磁组件与具有气隙的磁体结构类型的电磁元件相关联，以便产生电机类型的设备；

-图3是图2的多相结构电磁组件的轭的透视图；

-图4是图3的轭的横截面视图；

-图5是图3的轭的详细透视图；

-图6是根据本发明可选实施例的多相结构电磁组件的轭的俯视图，其与螺柱的布局有关；

-图7a示出了本发明的多相电磁组件的轭实施例的盘状替代几何形状的透视图；

-图7b是图7a的轭与相关联的电磁元件的横截面的局部视图，其中相关联的电磁元件与轭相面对以产生气隙；

-图8示出了本发明的电磁组件的另一示例的透视图，该轭具有平行六面体的整体形状；

-图9a和9b分别是本发明的电磁组件的另一示例的透视图和横截面视图，该轭具有圆柱形的整体形状；

-图9c是图9a的电磁组件的分解视图；

-图10是根据本发明的多相电磁组件的盘状形状的轭的透视图，其具有替代形式的螺柱；

-图11a至11d示出了本发明的电磁组件的螺柱的几何形状的示例；

-图12是本发明的电磁组件的轭的另一示例性实施例的横截面视图；以及

-图13是与图12的轭相关联的绕组的示意图。

具体实施方式

图1示出了现有技术的电磁组件的多相结构，在此情况下是图1中呈现的示例中的三相。这样的电磁组件包括三个环形电磁轭C1、C2和C3，在其周边分别设置有等距的螺柱P。每个电磁轭C1、C2和C3对应于一个相。

电磁轭C1、C2和C3沿z轴层叠并且被间隔开以允许结合以相关联的绕组(未示出)，所述绕组围绕每个电磁轭C1、C2和C3的螺柱P布置，使得在螺柱P的极面F处绕组不接触。螺柱P的极面F垂直于z轴。

电磁轭C1、C2和C3以下面这种方式彼此相对布置：即以一方面在两个连续的轭C1和C2的螺柱P之间提供角度偏移，且另一方面在两个连续的轭C2和C3的螺柱P之间提供角度偏移。沿着z轴以这种方式布置的组件具有长度L1。

图2示出了根据本发明的多相结构电磁组件1，其中轭被示出在图3至图5中。

更具体地，图2示出了根据本发明的多相结构电磁组件1，其设计成使得每个相都由包括七个齿的一个组构成。

特别地，通过实现沿z轴的更短长度L，而且同时提供相同的操作结果，意图使多相结构电磁组件1占用的体积小于图1所示的现有技术的多相结构电磁组件的体积。获得这样的益处是因为各个相的绕组(尤其是这样的绕组端部)位于同一个圆柱形区中，从而消除了它们之间的任何轴向干扰，并且能够缩短电磁组件。

应当注意，在与本发明的多相结构电磁组件1有关的图2等中，各个实施例共有的结构和/或功能元件可以具有相同的附图标记。因此，除非另有说明，否则这样的元件具有相同的结构、尺寸和材料特性。

本发明特别是用作多相结构电磁组件1，其尤其用作电机中的定子，尽管不限于这样的应用。多相结构电磁组件1还可以被用来形成直流电机的电枢、带磁体的同步电机、绕线转子同步电机、异步鼠笼式转子电机、异步绕线转子电机、步进(被称为可变磁阻)电机、交流发电机、起动器、减速器、位置传感器、速度传感器、加速度传感器等。

为了使用目的，本发明的多相结构电磁组件1例如是环形整体形状的定子，并且如图2所示在其外周上与磁性元件2(有利地是转子2)相关联，所述多相结构电磁组件1与磁性元件2面对面且相距一定距离以形成气隙3。

作为示例，磁性元件2由多对磁体20、21组成，所述多对磁体20、21一方面并排布置，另一方面与多相结构电磁组件1相对并且相距一定距离地布置。每一对磁体20、21都对应于一个磁极。

根据目标应用，与电磁组件1相对的磁性元件2可以由不通电的螺柱(尤其在可变磁阻电机的情形中)、或鼠笼(尤其在异步电机的情形中)、或用直流电驱动的线圈(尤其在同步电机的情况下)、或用交流电供电的线圈(尤其在感应电机的情形中)、或短路线圈(尤其在异步电机的情形中)制成。

电磁元件2的磁体或线圈可以被安装在平面上，或者被布置在形成于电磁元件2的磁性材料体的表面处的槽中。

根据本发明，多相结构电磁组件1包括单个唯一的轭5，其主体是环形的，具有从轭5的一个面5A(也被称为轭5的支撑面5A)突出的多个螺柱50。在所描绘的实施例中，轭5的支撑面5A是外表面。

另外，每一个绕组6与一个螺柱50相关联。

图3和4示出了来自于图2的轭5的一个示例性实施例。更具体地，图3示出了图2的轭5的示例性实施例，其设计成使得每个相都由两个沿径向相对的子组形成，每个所述子组都包括三个齿。

在示例性实施例中，轭5具有环形形状，该环形形状的中轴与z轴相对应，z轴垂直于轭5的径向平面。螺柱50相对于外表面5A突出。

作为替代方案，取决于使用，螺柱50相对于轭5的主体的内表面5B(充当支撑面5B)突出，例如在图6的示例性实施例中所示的。

轭5优选地由沿z轴轴向层叠的铁磁材料片的组件构成，特别地通过铆接形成。

螺柱50构成从轭5的支撑面5A或5B突出并且通过槽51分开的体积。如稍后将看到的，螺柱50可以采用各种形状。相反，对于根据本发明的同一个电磁组件，轭5的螺柱50优选地都具有相同的形状。

在一个特定实施例中，螺柱50与轭5的主体形成为一体，因为它们与由预制金属板或粉末(尤其是通过压制、烧结或任何其他方法团聚的铁磁粉末)制成的轭5的主体一体制造，并且其周边遵循轭5的主体和螺柱50的几何形状。

作为替代方案，一旦已经形成，包括螺柱50和轭5的单块部件就可以被分成若干个相同或不同的子组件，以便使其组装和缠绕更容易。

根据实施例的另一种补充或替代变型形式，所有螺柱50或一些螺柱50都是可拆卸的。在该实施例中，通过在具有或不具有空隙的情况下插入、和/或粘接、和/或使用接口和固定元件来使螺柱50与轭5的主体相关联。

轭5的主体优选地具有用来容纳螺柱50的基底的容纳壳体，其特别地具有与螺柱50的基部的形状相互协作的形状，例如呈燕尾的形状。容纳壳体的深度优选地限制为10mm，并且特别地为1mm的量级。螺柱50的可移除性尤其提供了使得更容易插入绕组的优点。

通过环形形状和围绕螺柱50缠绕的绕组，当用电流对绕组6供电时，磁通量将在气隙3中基本径向地定向。对于根据本发明的电磁组件来说，径向方向指的是与相对于轭5为径向的方向相对应的方向。

本发明的基本特定特征尤其涉及电磁组件1的唯一轭5以及螺柱50在轭5上的布置，稍后将描述所述螺柱的分布。

与图1相比，根据本发明的轭5(如图2至图4以及图5的详细视图中示出的)提供了多相结构电磁组件，在所述多相结构电磁组件中，轭5是单个轭，这与图1中所示的现有技术的实施例中所需要的多个轭C1至C3不同。

如图5中尤其示出的，对于(一个或多个)相同周长的轭，本发明的轭5在z方向上延伸的长度L短于图1中的现有技术的轭的长度L1。因此，有利地，对于轭的相同圆周/周长，本发明的三相结构电磁组件的长度L比图1的组件的长度L1短20％。

根据本发明，参考图2至图4，螺柱50被布置在若干螺柱组中(例如被布置在三组A、B和C中)，如在图4中用虚线示意性指示的。每个螺柱组A、B、C都对应于一个电相。

在所示的示例性实施例中，三相结构电磁组件具有三个组以提供三相结构。每个螺柱组A、B、C通过组间距离D与下一个相邻的螺柱组分开。根据一个特定的配置，组间距离D不同于将同一个螺柱组中的两个连续螺柱50分开的螺柱间距离E或间距E。在考虑每个螺柱中轴x(其位于垂直于支撑面5A或5B的方向上)的情况下理解组间距离D和螺柱间距离E。

同一个螺柱组的两个螺柱50之间的螺柱间距离E优选为相同的。可选地，根据特定示例性实施例，同一个组的螺柱间距离E可以是不同的。

在图2至图5的示例中，多相结构电磁组件1的每个相对应于单个螺柱组。举例来说，图2至图4的三相结构电磁组件1包括二十一个螺柱，分布在每一个都具有七个螺柱的三个连续组A、B和C中，意图使螺柱组A、B和C中的每一个对应于一个相。

电磁组件1的绕组6被分成不同组的绕组60、61和62，尤其是三组绕组60、61和62，它们中的每一组都相应地与螺柱组(尤其是三个螺柱组)中的每一个相关联。

螺柱组与组间距离D(组间距离D不同于将同一组螺柱50中的两个螺柱50分开的螺柱间距离E)相结合的配置使得能够在各组绕组60至62被供电时实现相之间的电相移，从而提供多相(在这种情况下是三相)结构电磁组件。

如图中所示的多相结构电磁组件1具有三相结构。因此，在单一的轭5上实现了多相结构。

多相结构电磁组件形成与图1中所示的现有技术组件不同的单体式组件(其意指具有与单个轭相关联的多个磁极的组件)，现有技术中的组件包括沿z轴连续组装的若干个轭，所述轭中的每一个都与其螺柱形成单一的相。

与螺柱50的每个组相关联的绕组6以及相应地每组绕组60、61、62都是电导体，该电导体由一电线组成，或由若干根电线组成，该若干根电线彼此绝缘或不绝缘、集合在一起以便仅形成单根电线。电线可以具有实心或空心的横截面，可以具有扁平的、六边形的、圆形的、方形的、矩形的或任何其他规则或不规则的横截面形状。电线与每个螺柱相关联，以使得一个或多个线匝(例如在一个示例性实施例中二十四个线匝)缠绕在螺栓周围。

绕组通过以所谓的叠瓦状或环状方式缠绕在螺栓周围来与每个螺柱相关联，或者不同的，从各连续螺柱的不同/交替极面交替地靠着每个螺柱的一个极面以所谓的起伏/波浪方式按之字形布设，如图9c和11a所示。

可选地，能够组合起伏状和叠瓦状方式的绕组。

优选地，绕组60、61和62由多相电源单独供电，所述多相电源的相数对应于螺柱组的数量并且因此对应于电磁组件1的相数。

绕组60、61和62以星形或德尔塔形或之字形或某一其他连接配置来连接。

另外，有利地，电源至每个绕组的输入端和输出端分别位于每个螺柱组的各端部螺柱处。

图2至图5的示例中的轭5是环形的。根据应用，可以采用除环状之外的轭的几何形状。作为非限制性示例，图7a至10示出了许多变体。

图7a和7b示出了盘形的轭5，螺柱50从轭5的一个面(被称为盘状表面)突出。电磁组件具有三相结构，其分布有三个螺柱组A、B和C，在所描绘的示例性实施例中，每个组都包括三个螺柱50并且与围绕每个螺柱缠绕的相应绕组60至62(未在图7b中示出)相关联，以形成相应的相。螺柱组A、B和C通过组间距离D分开。如图7b中描绘的，相对的电磁元件2包括尤其由磁体20形成的磁性元件2。意图使与绕组60至62相关联的磁通量基本上是轴向的，即垂直于盘形的轭5的支撑面5A。

图8示出了电磁组件1，其电磁轭5具有平行六面体形状。电磁组件具有三相结构，其分布有由平行六面体螺柱50形成的三个组A、B和C，每个平行六面体螺柱组都与一个绕组60至62相关联，以形成由组间距离D分开的相应相。螺柱50从矩形轭5的支撑面5A突出。电磁组件1与同螺柱50相对的电磁元件2相关联，以便形成气隙3。意图使磁通量垂直于轭5的支撑面5A。

图9a至图9c示出了用于本发明的电磁组件1的圆柱形轭5的又一示例性实施例。电磁组件1与磁性元件2相关联，该磁性元件2尤其是由磁体20形成的。根据示出的示例性实施例，轭5包括分布在与三组绕组60至62(图9a和9b中未描绘)相关联的三组螺柱50中的十八个磁极，以分别形成通过组间距离D分开的三个相A、B和C。使磁体面向螺柱50，从而产生气隙3。

有利地，特别地为了便于围绕螺柱50缠绕绕组，轭5由两个面对的圆柱形部件52和53形成，这些圆柱形部件52和53仅在已经安装了绕组之后才彼此牢固地组装。

轭5的每个圆柱形部件52、53包括螺柱总数的一半的螺柱。对于轭5的每个圆柱形部件52、53，一组中的每个螺柱50都与下一个螺柱间隔开——其意味着成角度地偏移——一个偏移距离G，该偏移距离G被设计成容纳相对的轭5的圆柱形部件的一个螺柱，如图9c中所示。

一旦已组装好了两个部件52和53，所获得的轭5就构成了一个单位组件。此外，螺柱50如此地布置：形成与螺柱间距离E不同的组间距离D。

在一个特定实施例中，螺柱50在其基底上开槽以形成内缩或突出的凹槽54，以用于尤其以波浪形方式来缠绕绕组60至62。螺柱50的这样的配置使得能够节省与极面平行的体积。这样的形状通常被称为“爪形”。

在轭可以采用各种形式的情况下，螺柱50同样也可以采用各种形状。

作为非限制性示例，螺柱具有：

-圆形横截面的圆柱形，如图7a所示；

-多边形横截面的圆柱形，如图10所示；

-爪形，如图9c和图11a所示；

-蘑菇形状，如图11b所示；

-扩散开的喇叭形状，如图11c所示；

-喇叭形蘑菇形状，如图11d所示。

此外，意图使螺柱的与固定到支撑面5A的平面的表面相对的一个表面55与磁性元件2相对，并且其形状可以不遵循相对磁性元件2的线的形状，以便产生可变的气隙。特别地，可以设想例如凸的表面形状。

螺柱50以及因此轭5在垂直于极面的方向上(尤其是在环状或圆柱形轭的情况下沿着z轴)具有长度L，或者在垂直于布置了螺柱组的方向的方向上具有长度L。

长度L被适配成适合于目标应用。例如，在马达的情况下，当轭5为环状或圆柱形时，该长度将取决于所需的最大转矩和轭5的周长。

在图2至图5和图7a至图10中，多相结构电磁组件1的示例性实施例使得每个相与一组螺柱相对应。螺柱组一个接一个地接续布置，并且优选地每个螺柱组都具有与相邻螺柱组不同的绕组。

在图12所示的实施例的替代形式中，每个相对应于至少两个离得较远的组的组合，这意味着与同一个绕组相关联的不会连续地一个跟随在另一个后面的两个组与其它组的绕组不同。与同一个绕组相关联的离得远的组被称为子组。

图6的轭5b在螺柱分布方面等同于图12的轭5，不同之处在于图6中的螺柱位于轭5的内表面5B上，而图12中的螺柱位于轭5的外表面5A上。

图12的多相结构电磁组件1与相距一段距离布置的相对的磁性元件2相关联以便提供气隙3，所述磁性元件2尤其是由磁体20构成的。

多相结构电磁组件1的轭5是环形的，因此，将与相关联的绕组一起形成一个相的螺柱的两个子组(特别地一对离得远且不相邻的组)沿径向相对地布置。

举例来说，轭5包括十八个螺柱，编号从P1到P18并且分布在六个子组A1、B1、C1、A2、B2、C2中，每三个螺柱为一个子组。第一相对应于两个沿径向相对的子组A1和A2，其中编号为P1、P2、P3的螺柱在一边，且P10、P11、P12在另一边。第二相对应于两个沿径向相对的子组B1和B2，其中编号为P4、P5、P6的螺柱在一边，且P13、P14、P15在另一边。第三相对应于两个沿径向相对的子组C1-C2，其包括在一边的螺柱P7、P8、P9和在另一边的P16、P17、P18。相邻的螺柱组或螺柱子组A1至C2优选彼此等距，这意味着组间距离相同。

相应的绕组60、61和62与每一对子组A1和A2、B1和B2、C1和C2相关联，以分别形成三个相。

图13示意性地描绘了三个相的绕组60至62中的每一个。每个相应的绕组经过每一对子组的螺柱。

根据一个特定实施例，第一绕组60与螺柱P1、P2、P3、P10、P11和P12相关联，电源输入端位于螺柱P1处且输出端在螺柱P12处。第二绕组61与螺柱P4、P5、P6、P13、P14、P15相关联，电源输入端在螺柱P4处，且输出端在螺柱P15处。第三绕组62与螺柱P7、P8、P9、P16、P17和P18相关联，电源输入端在螺柱P7处且输出端在螺柱P18处。电流的方向由图13中的箭头来表示。

绕组60、61和62由多相电源单独供电，其相数对应于螺柱子组对的数量。

无论实施例如何(每个相都对应于一组螺柱——每组螺柱都视为连续的情况下，或者否则每个相对应于被称为子组的至少两个非连续的螺柱组)，都给出相之间的相角θ；在优选实施例中，通过下面的用电角度表示的公式来给出相之间的相角θ：

-对于奇数个相：

ο如果每个子组的螺柱的数量是奇数，则θ＝180°/相数，

ο如果每个子组的齿的数量是偶数，则θ＝360°/相数，

-对于偶数个相：

οθ＝180°/相数

螺柱的每个组或子组优选地包括相同数量的螺柱50。可选地，根据特定示例性实施例，螺柱组可以包含不同数量的螺柱50。

最后，根据所示的示例性实施例，与本发明的多相结构电磁组件1相对的磁性元件2(特别地转子)的磁极的数量Np取决于多相结构电磁组件1的螺柱50的数量以及螺柱组的数量。

在一个优选实施例中，磁极数Np可以表示如下：

Np＝(Nphases*Nsubgroups*Nstuds-subgroup)+kd

其中，Nphases是相数，

Nsubgroups是子组的数量，

Nstuds-subgroup是每个子组的螺柱的数量，并且

如果相数是偶数，则Kd＝Nsubgroups

如果相数是奇数，且

如果Nstuds-subgroup是奇数，则Kd＝Nsubgroups；或者

如果Nstuds-subgroup是偶数，则Kd＝2*Nsubgroups。

当然，本发明不限于上文描述的实施例，并且本发明仅以示例的方式来提供。它包括本领域技术人员在本发明的上下文中可能想到的各种修改、替代形式和其他替代变体，以及特别地上文描述的被视为单独或组合的各种操作模式的所有组合。

Claims (15)

1.一种多相结构电磁组件(1)，包括：

-具有电磁主体的轭(5)，

-多个螺柱(50)，其间隔开并从所述轭(5)的支撑面(5A、5B)突出，并且沿着所述轭(5)的支撑面(5A、5B)的周向连续地布置，以及

-至少一个绕组(6)，其与所述螺柱(50)相关联，

其特征在于，

-所述轭(5)是唯一的，

-所述多个螺柱(50)被布置在至少两个螺柱组(A、B、C)中，其中同一组螺柱(A、B、C)中的两个接续螺柱(50)通过螺柱间距离(E)间隔开，并且每个螺柱组(A、B、C)与相邻的螺柱组(A、B、C)通过不同于所述螺柱间距离(E)的组间距离(D)隔开。

2.根据权利要求1所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述轭(5)的主体是环状的、或包括一个或两个环状部件的圆柱形、或对接在一起的圆柱体、或盘状的、或平行六面体状的。

3.根据权利要求1或2所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述多相结构电磁组件包括若干个相，以使得每个相对应于：

-每个螺柱组(A、B、C)，所述螺栓组(A、B、C)被视为连续的，并且不同的绕组与每个螺柱组(A、B、C)相关联，或者

-与至少同一个绕组(60、61、62)相关联的至少两个离得远的螺柱组(A1、A2；B1、B2；C1、C2)，所述同一个绕组与其它螺柱组的绕组不同。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述组间距离(D)在整个轭上是相同的。

5.根据前述权利要求所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述组间距离(E)中的每一个等于对应于以下各项的电角度：

-当相数为奇数时，电角度为180°/Nphases，以及

-当相数为偶数时，电角度为360°/Nphases，

其中Nphases是相数。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述螺柱的子组的数量优选为偶数，以及/或者与所述相数相对应的组的数量优选为奇数。

7.根据权利要求3至6中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述多相结构电磁组件是三相结构并且包括

-三个螺柱组(A、B、C)，每个螺柱组对应于一个相；或者

-三对螺柱子组(A1、A2；B1、B2；C1、C2)，每对螺柱子组(A1、A2；B1、B2；C1、C2)对应于一个相，并且每对螺柱子组的两个子组沿径向相对地布置并与同一绕组相关联。

8.根据权利要求3至7中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，每个螺柱组或每个螺柱子组包括相同数量的螺柱。

9.根据权利要求3至8中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述多相结构电磁组件包括针对每个螺柱组或每个子组组合的一个绕组(60、61、62)，所述绕组(60、61、62)由与每个所述螺柱相关联一个或多个线匝形成。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，通过以下方式来产生绕组(60、61、62)：

-以波浪形的形式，从一个螺柱前往另一个螺柱，从一个螺柱的一个极面交替地经过下一个螺柱的相对极面，或者

-以叠瓦状的方式，完全卷绕每个螺柱。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，针对所述相之间的电相角，对用于每个相的每个螺柱组或每个螺柱子组组合的绕组(60、61、62)，所供应的电流成角度地设置。

12.根据前述权利要求中任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述螺柱(50)具有各种形状，诸如圆形或多边形基底的柱体形状、或蘑菇形状、或优选地朝向支撑面的相对侧扩散开的喇叭形实心形状、和/或在至少一个极面(F)上具有凹槽的实心形状。

13.根据前述权利要求中任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，所述一个或多个螺柱(50)以可拆卸的方式附接到所述轭。

14.根据前述权利要求中任一项所述的多相结构电磁组件，其特征在于，每个螺柱(50)具有与所述轭(5)的支撑面相对的表面(55)，所述表面(55)面向气隙、具有凸形形状。

15.一种设备，包括如前述权利要求中的任一项所述的多相结构电磁组件和相对且相距一定距离地布置的电磁元件(2)，以便在所述电磁元件(2)和所述电磁组件之间产生气隙(3)。