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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit Statorzähnen von unregelmäßiger Geometrie zum Aufnehmen von elektrischen Wicklungen.
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Ein Stator für eine elektrische Maschine, die als ein Elektromotor und als ein Stromgenerator arbeiten kann, besitzt in der Regel einen Eisenkern, der einen einen Rotor umgebenden Lamellenstapel mit einem Luftspalt dazwischen umfaßt. Auch der Rotor besitzt einen Eisenkern. Im Fall einer elektrischen Maschine mit Permanentmagneterregung besitzt der Rotor einen Satz von Permanentmagneten, die in Öffnungen in dem Rotorkern eingesetzt sind. Die Statorlamellen besitzen radiale Schlitze, in denen sich die Statorwicklungen befinden. Die Wicklungen führen einen elektrischen Erregungsstrom, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die Abschnitte der Lamellen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen können als Statorzähne bezeichnet werden, die einen Magnetfluß kanalisieren. Bei einer herkömmlichen Mehrphasenmaschine sind die Zähne von identischer Gestalt und Größe.
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Separate Gruppen von Statorzähnen und die Statorwicklungen bilden mehrere Magnetpole, die ein Flußströmungsmuster erzeugen, wenn die Statorspulen mit einer sinusförmigen Mehrphasenspannung bestromt werden. Eine elektrische Drei-Phasen-Maschine beispielsweise würde insgesamt 8 Pole und 48 Schlitze aufweisen. Eine Gruppe von 6 Schlitzen wäre charakteristisch für jeden Pol der jeweiligen Beispiele einer hierin offenbarten elektrischen Maschine mit 48 Schlitzen. Der durch die Statorwicklungen erzeugte Magnetfluß interagiert mit einem von einem Rotor für die elektrische Maschine erzeugten Rotorfluß, so dass ein Rotordrehmoment erzeugt wird, wenn die Statorwicklungen mit einer mehrphasigen Spannung erregt werden.
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Wie in der am 25.09.09 eingereichten, gleichzeitig anhängigen eigenen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer
US 12/566,723 mit dem Titel „Stator for an Electric Machine” erklärt, entwickelt das Drehmoment, das durch die Interaktion des durch die Statorwicklungen erzeugten Flußfeldes und dem durch den Rotor erzeugten Flußfeld erzeugt wird, eine gleichförmige Drehmomentkomponente und eine variierende Drehmomentkomponente. Die variierende Drehmomentkomponente wird wegen harmonischen Magnetflußverteilungen im Luftspalt vom Stator und dem Rotor entwickelt. Das Gesamtausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine ist eine Kombination aus beiden Komponenten. Wegen der variablen Drehmomentkomponente wird ein Drehmomentwelligkeitsphänomen erzeugt, das zu Schwingungen der Motordrehmomentausgangsdrehzahl führt, wenn die elektrische Maschine wie ein Motor wirkt. Falls die elektrische Maschine zum Erzeugen von Drehmoment in einer Kraftübertragung eines Elektrofahrzeugs verwendet wird, kann die Drehmomentwelligkeit Schwingungen bei der Drehzahl des Antriebsstrangs verursachen, was zu Fahrzeugschwingungen und Geräusch führen kann, während die Schwingungen der elektrischen Maschine in der Fahrzeugkarosserie und der Chassisstruktur Schwingungen erregen.
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Der Statorfluß und der Rotorfluß werden durch einen Luftspalt, der zwischen der äußeren Peripherie des Rotors und der inneren Peripherie des Stators vorliegt, verteilt. Die größte Komponente der beiden Flußverteilungen wird als die Grundkomponente bezeichnet. Während des normalen Betriebs der elektrischen Maschine drehen sich der Stator und der Rotorgrundfluß in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl. Somit generiert die Interaktion zwischen dem Statorgrundfluß und dem Rotorgrundfluß ein konstantes Drehmoment. Wegen der Schlitzöffnungen in dem Stator ist die Luftspaltpermeanz keine Konstante, was sogenannte harmonische Flüsse bewirkt, deren Polzahl, Drehzahl und Richtung von der Polzahl, Drehzahl und Richtung des Stator- und Rotorgrundflusses verschieden sind. Die Interaktion zwischen den verschiedenen harmonischen Flüssen generiert ein mit der Drehmomentwelligkeit assoziiertes variables Drehmoment. Die Drehmomentwelligkeit besitzt verschiedene Komponenten mit verschiedenen Frequenzen. Die Ordnung einer Drehmomentwelligkeit ist definiert als ein Verhältnis der Frequenz der Drehmomentwelligkeit zu der Drehzahl des Rotors.
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Bei den meisten Anwendungen muß die Drehmomentwelligkeit auf eine verkraftbare Höhe reduziert werden, insbesondere im Fall von Kraftübertragungsanwendungen bei hybridelektrischen Fahrzeugen, wo die Drehmomentwelligkeitskomponenten bei variablen Frequenzen proportional zu der Abtriebswellendrehzahl eines elektrischen Traktionsmotors auftreten. Frequenzen höherer Ordnung werden üblicherweise durch die Schwingungseigenschaften der mechanischen Komponenten der Kraftübertragung herausgefiltert. Niedrigere Frequenzen führen jedoch zu mechanischen Schwingungen, die nicht ohne weiteres gefiltert werden können. Solche Schwingungen sind in der Kraftübertragung eines hybridelektrischen Fahrzeugs nicht akzeptabel. Die Anwesenheit von Drehmomentwelligkeiten vom Motor bei niedrigeren Frequenzen bewirken, dass der Motor unerwünschte Schwingung und Geräusch erzeugt.
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Bei der am 11. November 2008 eingereichten Anmeldung mit der laufenden Nummer
US 12/268,592 mit dem Titel „Permanent Magnet Machine with Offset Pole Spacing” wird die Gestalt der Drehmomentwelligkeit dadurch beeinflußt, dass die Geometrie von vom Rotor getragenen Permanentmagneten verstellt wird. Indem Magnete mit einem asymmetrischen Verteilungsmuster verwendet werden, kann die Größe der Gesamtdrehmomentwelligkeit der elektrischen Maschine reduziert werden.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren zum Reduzieren von Drehmomentwelligkeit beinhaltet eine Rotorkonstruktion, die aus mehreren Abschnitten besteht, die in kleinen Winkelinkrementen verdreht sind, ein Abschnitt bezüglich des anderen, so dass ein Magnetpol eines Abschnitts bezüglich der Polachse eines benachbarten Rotorabschnitts winkelmäßig angeordnet ist.
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Die elektrische Maschine der vorliegenden Erfindung besitzt Statorlamellen mit unregelmäßigen Zähnen. Sie ist in der Lage, die Größe der zuvor beschriebenen Drehmomentwelligkeit zu reduzieren, während das mittlere Drehmoment der elektrischen Maschine im Vergleich zu einem herkömmlichen Stator mit einer regelmäßigen Zahngeometrie für die Lamellen im Wesentlichen konstant gehalten wird. Das Statorlamellendesign der vorliegenden Erfindung kann in jeder Art elektrischer Maschine verwendet werden, wenngleich gegenwärtig offenbarte Ausführungsformen eine Maschine mit innerem Permanentmagneten beinhalten.
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Die Zähne der Statorlamellen befinden sich entlang dem Innendurchmesser der Lamellen. Die Erfindung modifiziert den Effekt von Variationen der Luftspaltpermeanz, während ein konsistenter Mittelwert der Luftspaltpermeanz aufrechterhalten wird, um harmonische Flüsse zu reduzieren, die zu einer Reduktion einer angestrebten Drehmomentwelligkeit führen, insbesondere der Drehmomentwelligkeit 24. Ordnung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine unregelmäßige Zahngeometrie dadurch erreicht, dass die Statorzähne paarweise ausgebildet werden, wobei ein Zahn jedes Paars länger ist als die Länge eines benachbarten Zahns des Paars, was eine Permeanzvariation mit niedrigerer harmonischer Komponente erzeugt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Zähne mit unregelmäßigen Zahnspitzendesigns ausgebildet werden, wie etwa einer vertieften Spitze für einen Zahn und einer gewölbten Zahnspitze für einen benachbarten Zahn.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Statorzähne paarweise angeordnet werden, wobei ein Zahn jedes Paars von herkömmlichem Design sein kann und ein benachbarter Zahn dieses Paars mit einem unregelmäßigen Zahnspitzendesign ausgebildet sein kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Statorzähne in einer Gruppe aus Drei angeordnet sein, wobei zwei breite Zähne sich auf beiden Seiten eines schmalen Zahns befinden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Statorzähne in Gruppen von Drei ausgebildet sein, wobei zwei Zähne mit Zahnhohlräumen ausgebildet sind und ein dritter Zahn ohne einen Zahnhohlraum zwischen den beiden Zähnen mit Hohlräumen angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Statorzähne in Gruppen von Zwei angeordnet sein, wobei die Statorzähne um die innere Peripherie des Stators angeordnet sind, wobei ein Zahn jedes Paars kürzer ist als der andere Zahn dieses Paars.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zähne in Gruppen angeordnet, wobei die Zahnspitzen von mindestens zwei Zähnen mit einer Gestalt ausgebildet sind, die anders ist als die Gestalt der Spitzen eines anderen Zahns in dieser Gruppe.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Stator Statorzähne mit drei verschiedenen Zahnspitzenprofilen auf, wobei die Zähne mit einem Muster angeordnet sind, das sich alle vier Zähne wiederholt.
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Die Figuren zeigt:
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1 ist eine Draufsicht auf eine typische Rotorlamellierung für eine Permanentmagnetmaschine mit Magneten, die auf der Peripherie des Rotors in einer V-förmigen Magnetplazierung angeordnet sind.
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1a ist eine Querschnittsansicht des Rotors von 1 bei Betrachtung von der Ebene der Schnittlinie 1a–1a von 1.
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2a ist eine Draufsicht auf einen Lamellierungsabschnitt für einen einzelnen Polabschnitt einer typischen Permanentmagnetmaschine.
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2b ist eine ausgewickelte Ansicht des Statorabschnitts von 2a.
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2c ist eine Draufsicht auf eine Statorlamellierung, wobei die Anordnung der Statorwicklungen in dem Statorschlitz in schematischer Form derart gezeigt ist, dass die Wicklungen acht Pole für eine Statorwicklung mit 48 Schlitzen bilden.
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3a zeigt einen ausgewickelten Statorabschnitt, der einen einzelnen Statorpol definiert, zusammen mit dem Statordesign von 2b zum Vergleich.
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3b ist eine grafische Darstellung der Permeanzvariation P als Funktion einer Winkelverschiebung θ für die Statorabschnitte von 3a.
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3c ist eine grafische Darstellung der größten harmonischen Komponente Ph für die Statorabschnitte von 3a.
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4 ist eine ausgewickelte Ansicht der Zähne eines Lamellierungsdesigns mit unregelmäßigen Zahnspitzengeometrien.
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5 ist ein Design, das einen Vergleich von unregelmäßigen Zähnen und ein herkömmliches Zahndesign zeigt.
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6 ist eine Ansicht eines Lamellierungsdesigns mit unregelmäßigen Zahnbreiten.
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7 ist eine Ansicht eines Lamellierungsdesigns mit unregelmäßigen Zähnen mit Zahnhohlräumen.
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8 ist eine Ansicht eines Lamellierungsdesigns mit kombinierten engen Zahnbreiten und Zähnen unterschiedlicher Längen.
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9 ist eine Ansicht einer Statorlamellierung mit unregelmäßigen Zahndesigns mit drei Arten von Zahnspitzenprofilen.
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10 ist eine Ansicht eines Statorlamellierungsdesigns mit unregelmäßigen Zähnen mit drei verschiedenen Arten von Zahnspitzenprofilen.
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11 ist ein Diagramm, das Amplituden von Drehmomentkomponenten für herkömmliche und unregelmäßige Zahndesigns zeigt.
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1 zeigt einen Polabschnitt einer typischen Maschine mit inneren Permanentmagneten mit einer typischen regelmäßigen Zahnschlitzverteilung für einen Abschnitt des bei 10 gezeigten Stators. Die Querschnittsansicht in 1a zeigt die gestapelte Anordnung der Statorlamellen 10. Die Lamellen sind aus einem permeablen eisenhaltigen Material hergestellt und sind mit sich radial erstreckenden Schlitzen 12 ausgebildet, die Wicklungen 14 aufnehmen. Permanentmagnete 16 befinden sich in in den Rotorlamellen 18 ausgebildeten Öffnungen. Die Rotorlamellen sind auf eine Weise ähnlich der gestapelten Anordnung für den Stator gestapelt, in 1a gezeigt. Der Statorfluß und der Rotorfluß sind durch den Luftspalt verteilt, wie bei 20 gezeigt. Grunddrehmomentkomponenten werden durch die Interaktion des Rotorflusses und des Statorflusses erzeugt. Wie bereits erwähnt, drehen sich die Grundflußmuster in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl, wodurch ein konstantes Drehmoment erzeugt wird.
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Da durch die Schlitze 12 eine Diskontinuität in den Statorlamellen verursacht wird, ist die Luftspaltpermeanz nicht konstant, so dass die harmonischen Flüsse eine Polzahl, eine Drehzahl und eine Richtung aufweisen, die von denen des Stator- und Rotorgrundflusses verschieden sind. Dies erzeugt, wie bereit erwähnt, eine Drehmomentwelligkeit. Die Ordnung einer Drehmomentwelligkeit ist definiert als das Verhältnis der Frequenz der Drehmomentwelligkeit zu der Drehzahl des Rotors in Umdrehungen pro Sekunde.
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2a ist eine Ansicht des Statorabschnitts 10 ohne die in 1 gezeigten Wicklungen. Die Statoröffnungen oder Schlitze definieren die radialen Zähne 22. 2b ist eine abgewickelte Ansicht des in 2a gezeigten Statorabschnitts, wodurch die Zahnanordnung eine lineare Darstellung ist. Jeder der Zähne ist hinsichtlich Gestalt identisch mit den anderen, was zu einem Muster führt, das sich entlang der Peripherie des Stators wiederholt. Die Zahnspitzen 24 sind so geformt, dass sie einer kreisförmigen Kontur folgen, die einem Durchmesser entspricht, der geringfügig größer ist als der Rotoraußendurchmesser. Das Zahnschlitzmuster, in 2b gezeigt, führt zu harmonischen Drehmomentkomponenten, wie bereits erläutert.
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Die vorliegende Erfindung modifiziert die Variation der durch die Statorschlitze verursachten Luftspaltpermeanz, wodurch harmonische Flüsse reduziert werden, was zu einer Reduktion der Amplitude der Drehmomentwelligkeiten führt, insbesondere der Drehmomentwelligkeiten 24. Ordnung. Diese Reduktion wird durch Einsatz einer Sequenz unregelmäßiger Zahnformen bewerkstelligt. Die Form der Zähne ist so ausgelegt, dass die durch die Schlitzanordnung des Stators verursachte Luftspaltpermeanz moduliert wird. Um das gleiche mittlere Drehmoment und die gleichen Statorwicklungsverluste beizubehalten, besitzen die Lamellendesigns der Erfindung die gleiche Schlitzfläche, wodurch der Hauptflußströmungsweg nicht verändert wird. Das Prinzip der Permeanzmodulation wird durch die Lamellendesigns der 3a bis 8 veranschaulicht.
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Die zuvor erörterte Verwendung von unterschiedlichen Zahnprofilen kann auf andere Mehrfachzahnkombinationen verallgemeinert werden. Beispiele für andere Kombinationen von unregelmäßigen Zahnmusterkonfigurationen sind in 9 und 10 gezeigt. In diesen beiden Fällen sind drei verschiedene Zahnprofile kombiniert, um Statorlamellen mit verschiedenen Statorzahnmustern zu erzeugen.
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Zum Zweck der Beschreibung des Statorspulenwicklungsmusters wird angenommen, dass die Wicklung in 2c bei Anschluß 25 beginnt. Die in 5 dargestellte Wicklung besitzt ein Muster, das ähnlich dem Wicklungsmuster für das Statordesign jeder der Ausführungsformen ist. 5 zeigt ein Schlitzmuster für eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die mehrere Schlitzgruppen aufweist, wobei jede Gruppe Zähne mit drei verschiedenen peripheren Breiten besitzt. Die Wicklung tritt im Schlitz Nr. 6 ein und erstreckt sich zu Schlitz Nr. 1. Die Wicklung kehrt durch Schlitz Nr. 1 zurück. Sie erstreckt sich dann zu Schlitz Nr. 7 und tritt in Schlitz Nr. 7 ein. Sie kehrt durch Schlitz Nr. 12 zurück und tritt dann in Schlitz Nr. 18 ein. Die Wicklung kehrt dann durch Schlitz Nr. 13 zurück und tritt durch Schlitz Nr. 19 ein. Die Wicklung kehrt dann durch Schlitz Nr. 24 zurück und tritt durch Schlitz Nr. 30 ein. Die Wicklung kehrt dann durch Schlitz Nr. 25 zurück und tritt durch Schlitz Nr. 31 ein. Die Wicklung kehrt dann durch Schlitz Nr. 36 zurück und tritt durch Schlitz Nr. 42 ein. Die Wicklung kehrt dann durch Schlitz Nr. 37 zurück und tritt durch Schlitz Nr. 43 ein. Sie kehrt durch Schlitz Nr. 48 zurück. Die Wicklung endet dann an Anschluß 27, wodurch das Wicklungsmuster für die erste Phase einer elektrischen Drei-Phasen-Maschine vervollständigt wird.
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Die Wicklungen für die anderen beiden Phasen B und C einer Drei-Phasen-Maschine besitzen ein ähnliches Eintritts- und Rückkehrmuster. Die durch Schlitze 1 bis 6 und ihre jeweiligen Wicklungen definierten Zähne erzeugen einen ersten Pol. Analog wird ein zweiter Pol durch die Zähne und die Wicklungen für Schlitze Nr. 7 bis Nr. 12 erzeugt. Ein dritter Pol wird durch die Schlitze und die Wicklungen für Schlitze Nr. 13 bis Nr. 18 festgelegt. Ein vierter Pol wird durch die Zähne und die Wicklungen für die Schlitze Nr. 19 bis Nr. 24 festgelegt. Ein fünfter Pol wird durch die Zähne und die Wicklungen für die Schlitze Nr. 25 bis Nr. 30 festgelegt. Ein sechster Pol wird durch die Zähne und die Wicklungen für die Schlitze Nr. 31 bis Nr. 36 festgelegt. Ein siebter Pol wird durch die Zähne und die Wicklungen für die Schlitze Nr. 37 bis Nr. 42 festgelegt. Ein achter Pol wird durch die Zähne und die Wicklungen für die Schlitze Nr. 43 bis Nr. 48 festgelegt. Somit gibt es insgesamt acht Pole und 48 Schlitze, die drei durch die Buchstaben A, B und C identifizierte Phasen definieren.
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3a zeigt eine Lamellierung mit regelmäßigen Zähnen 26 und Lamellierungen mit unregelmäßigen Zähnen 28, 30 (jeder zweite Zahn ist kürzer). 3b zeigt die auf die Statorschlitzöffnung zurückzuführende Luftspaltpermeanzvariation. Regelmäßig geformte Zähne besitzen eine regelmäßige Variation, wie in der linken Ansicht gezeigt, und eine unregelmäßige Variation, wie in der rechten Ansicht gezeigt. 3c zeigt in der linken Ansicht und in der rechten Ansicht die niedrigsten harmonischen Komponenten für jeweils beide Sätze von Lamellierungen. Die Ordnung der niedrigsten Permeanzharmonischen Schwingung für eine konventionelle Lamellierung mit regelmäßigen Zähnen ist gleich der Anzahl von Zähnen. Wegen des gewählten abwechselnden Zahnmusters enthält andererseits die Lamellierung mit unregelmäßigen Zähnen eine starke harmonische Schwingung niedriger Ordnung, die die Hälfte der Anzahl von Zähnen beträgt.
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Die Luftspaltpermeanz kann auf eine Reihe unterschiedlicher Weisen moduliert werden, einschließlich Einstellen der relativen Höhe von benachbarten Zähnen. Aus einer praktischen Perspektive kann ein glatter Übergang von einer Zahnkante zu der nächsten dadurch erreicht werden, dass das in 4 gezeigte Lamellierungsdesign verwendet wird. In diesem Fall kann die Länge der Kanten aller Zähne identisch mit einer herkömmlichen Zahnlänge sein, wobei eine kleinste Luftspaltlänge in 5 bei 32 gezeigt ist. Um die Permeanzmodulation zu erreichen, ist die Gestalt der Zahnoberseiten, wie in 4 bei 34 und 36 gezeigt, derart modifiziert, dass jeder zweite Zahn eine vertiefte Spitze 34 besitzt, während die anderen Zahnspitzen eine gewölbte Form 36 besitzen. Um die kleinste Luftspaltlänge 32 beizubehalten, können sich die äußersten Punkte der Zahnspitzen in dem gleichen Abstand bezüglich der Rotoroberfläche 38 befinden wie die eines regelmäßigen Zahns bei einer herkömmlichen Lamellierung.
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5 zeigt das unregelmäßige Zahnlamellierungsdesign von 4a, über einen herkömmlichen Lamellierungsumriß 40 gelegt. Eine Spitzenvertiefung und eine Spitzenwölbung sind durch die Größenpfeile gezeigt.
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Eine andere Möglichkeit, um die gewünschte Permeanzmodulation entlang des Luftspalts zu erzielen (wodurch die Drehmomentwelligkeit reduziert wird), besteht darin, die komplette Zahngestalt so zu verändern, dass jeder zweite Zahn eine geringfügig niedrigere Permeanz als ein benachbarter Zahn aufweist, wie in 6 gezeigt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass jeder zweite Zahn geringfügig enger gemacht wird, wie bei 42 gezeigt. Die Größe jedes Schlitzes kann unverändert bleiben, was dazu führt, dass die Hälfte der Zähne breiter ist, wie bei 44 gezeigt, als die anderen Hälfte der Zähne.
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Die äquivalente Permeanz eines Zahns könnte auch dadurch geändert werden, dass in eine Zahnspitze ein oder mehrere Hohlräume 46 eingeführt werden, wie in 7 gezeigt. Falls jeder zweite Zahn mit einem oder mehreren Hohlräumen ausgelegt ist, während die andere Hälfte bezüglich eines konventionellen Designs unverändert bleibt, ist das Ergebnis ein Lamellierungsprofil, bei dem die äußeren Formen aller Zähne identisch sind, wobei aber jene Zähne, die einen Hohlraum enthalten, eine niedrigere Permeanz aufweisen, was zu einem ähnlichen Permeanzmodulationseffekt wie zuvor beschrieben führt.
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Schließlich können die in 3a bis 7 gezeigten Designoptionen auf eine Reihe von Weisen kombiniert werden, um neue Designoptionen zu erhalten, die den zusammengesetzten Effekt jedes individuellen Designs nutzen würden. Ein Beispiel für eine von solchen möglichen Kombinationen ist in 8 gezeigt. 8 zeigt ein Lamellierungsdesign, das in 3a und 7 beschriebene unregelmäßige Zahndesigns kombiniert. In diesem Fall wird der Vorteil, ein kürzeres Zahndesign zu haben (3a–3c) mit einem schmalen Zahndesign kombiniert, um eine noch größere Reduktion der Drehmomentwelligkeit zu erhalten.
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9 zeigt ein Design mit drei verschiedenen Zahnprofilen, bei 28', 34' und 36' gezeigt, die ein Muster erzeugen, das sich für jede Gruppe aus sechs Zähnen wiederholt.
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10 zeigt ein Beispiel eines unregelmäßigen Zahns mit drei Arten von Zahnspitzenprofilen. Das Zahnspitzenverteilungsmuster wiederholt sich für jede Gruppe aus vier Zähnen.
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Um die Vorzüge der neuen Statorlamellierungsdesigns zu quantifizieren, kann eine Menge von Finite-Element-Simulationen für eine Anzahl von verschiedenen Zahnspitzendesigns, die den in 3a–10 gezeigten Mustern folgen, abgearbeitet werden. Die Ergebnisse zeigen an, dass die vorgeschlagenen unregelmäßigen Zahndesigns die Drehmomentwelligkeitskomponente 24. Ordnung (bei einem Stator mit 48 Zähnen) mit nur geringfügiger Auswirkung auf den mittleren Drehmomentwert effektiv reduzieren können.
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11 zeigt einen Vergleich der relativen Größen der Harmonischen 24. und 48. Ordnung für einen Stator, der die offenbarten Ausführungsformen der Erfindung enthält. Wie gezeigt, weist das schmale und kürzere Zahndesign von 8, als Beispiel, eine Drehmomentharmonischenkomponente 24. Ordnung auf, die kleiner als 60% der Drehmomentharmonischenkomponente eines herkömmlichen Designs sein kann.
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Wenngleich Ausführungsformen der Erfindung offenbart sind, kann der Fachmann Modifikationen vornehmen, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen und Äquivalente davon werden durch die folgenden Ansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 12/566723 [0004]
- US 12/268592 [0007]