单相电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种单相电机。
【背景技术】
[0002] 在具有定子和转子的三相电机的情况下，定子极与转子极之间的比例总是不相等 的。这样，具有彼此以间隔60 °布置的六个定子极的三相电机例如具有四个转子极，这些转 子极彼此以间隔90°布置。在此，给这三相中的每相都分配两个彼此相对的定子极。因此， 在每个转子位置的情况下都可以通过三相中的至少两相生成转矩，因为与三相中的每相相 对的是转子极的磁性上彼此不同的位置。因此，在每个转子位置的情况下可以以大转矩起 动电机。
[0003]在单相电机的情况下，转子极的数目对应于定子极的数目。这导致，每当每个转子 极恰好与定子极相对时，不能通过给绕组装置通电来生成转矩。此外，转子例如在风扇处于 静止状态时优先地恰好占据该位置，因为该位置对应于最小能量的状态。
[0004]尽管如此，为了实现这样的电机的起动，已经公知有多种方法。
[0005]DE8 702 271Ul示出了一种电机，其中软磁铁片被安装在转子上，使得转 子在未通电的状态下占据以下位置，可从该位置进行起动。这也被称为磁阻辅助矩 (Reluktanz-Hilfsmoment)的生成。
[0006]DE3 149 766Al示出了一种电机，其中定子极非对称地被构造，使得定子极与转 子之间的间隔从周向上看减小。在此，转子磁体的转子极优选地占据以下位置，在该位置的 情况下转子极居中地尽可能接近定子极。这在未通电的状态下同样导致可从其进行电机的 起动的起动位置。这样的电机几百万次地用在CD播放器和硬盘中。
[0007]所述解决方案以如下电机为前提：在该电机的情况下，不出现较大外部转矩并且 不出现过大摩擦，如这例如在风扇中是该情况。否则不保证可以可靠地占据起动位置。因 此，这样的解决方案的应用范围是受限的。
【发明内容】
[0008]本发明的任务是，提供一种新型的单相电机。
[0009]该任务通过一种电机来解决，该电机具有：定子，其具有数目S个定子极；转子，其 具有转子磁体，所述转子磁体具有数目R个转子极，其中R等于S，并且其中转子或定子或二 者具有非对称性；单相绕组装置，其具有第一绕组接线端子和第二绕组接线端子，其中通过 第一绕组接线端子和第二绕组接线端子能够给绕组装置的数目W个线圈通电；输出级，其 被构造为实现第一绕组接线端子与第二绕组接线端子之间的电流；第一装置，其被构造为 在与输出级协作的情况下使得能够给W个线圈中的至少一个分组通电，其中所述至少一个 分组包括W个线圈中的大于零并且小于W的线圈。
[0010] 该非对称性优选地被构造为在转子的每个转子位置的情况下通过下列通电过程 的至少一个能够实现转矩的生成： 一给所有W个线圈通电、或者 一给所述线圈中至少一个分组通电。
[0011] 优选地设置至少两个分组。
[0012] 第一装置优选地具有第三绕组接线端子和开关，以便实现一方面第一绕组接线端 子或第二绕组接线端子与另一方面第三绕组接线端子之间的电流。
[0013] 第一绕组接线端子与第三绕组接线端子之间的线圈的数目优选地不等于第三绕 组接线端子与第二绕组接线端子之间的线圈的数目。
[0014] 绕组装置优选地具有多个彼此平行的子支线（Teilstr&igen)，并且第一装置具有 开关，所述开关被构造为在不导通状态下阻止电流通过子支线的第一部分，但是不阻止电 流通过其余子支线。
[0015] 转子优选地具有通过如下方式生成的非对称性：R个转子极至少部分地具有彼此 不同的角延伸。
[0016] 转子优选地具有通过如下方式生成的非对称性：转子极的磁中心与相邻转子极的 磁中心的角间隔至少部分不等于360° /R。
[0017] 转子优选地具有通过转子磁体的非对称磁化生成的非对称性。
[0018] 转子优选地具有通过将不同材料非对称地布置在转子的区域中实现的非对称性， 其中所述不同材料具有不同磁特性。
[0019] 定子优选地具有通过如下方式生成的非对称性：相邻定子极的角间隔至少部分不 等于360° /S，其中优选S=2。
[0020] 所述至少一个分组优选地包括W个线圈的至少一个并且最高W-I个线圈。
[0021] 优选W=S。
[0022] 输出级优选地具有全桥电路，以便实现第一绕组接线端子与第二绕组接线端子之 间的绕组装置在两个方向上的通电。
[0023] 转子磁体优选地具有永磁转子极或者电磁生成的转子极，其中在电磁生成的转子 极的情况下给每个转子极分配在运行中被通电的绕阻。
[0024] 该任务通过一种用于给电机通电的方法来解决，该电机具有：定子，其具有S个 定子极；转子，其具有R个转子极，其中R等于S;单相绕组装置，其具有第一绕组接线端子 和第二绕组接线端子，其中在第一绕组接线端子与第二绕组接线端子之间电连接有W个线 圈；输出级，其被构造为实现第一绕组接线端子与第二绕组接线端子之间的电流；第一装 置，其被构造为在与输出级协作的情况下使得能够给W个线圈中的至少一个分组通电，其 中所述至少一个分组包括W个线圈中的大于零并且小于W的线圈，该方法具有下列步骤： A) 输出级在电机的第一状态下被激励为使得所有W个线圈通过第一绕组接线端子和 第二绕组接线端子被通电； B) 输出级在电机的第二状态下被激励为使得仅仅W个线圈的所述至少一个分组被通 电。
[0025] 优选地检测电机的转速，并且当电机的转速低于预先给定的最小转速时从电机的 第一状态切换到第二状态。
[0026] 优选地在电机起动时切换到第二状态，并且接着切换到第一状态。
[0027] 优选地在第一状态下根据转子的转子位置预先给定第一绕组接线端子与第二绕 组接线端子之间的通电的方向。
【附图说明】
[0028] 本发明的另外的细节和有利的改进方案从下面所描述和在附图中所示出的、不以 任何方式理解为限制本发明的实施例中以及自从属权利要求中得出。其中： 图1不出了具有八个定子极的单相电机10的不意图； 图2示出了用于运行图1的电机10的电路的电路图； 图3示出了图1中的电机10的感应电压的测量； 图4示出了图3的详细视图； 图5示出了具有两个线圈的图1的电机10的输出级； 图6示出了具有两个线圈的图1的电机10的输出级； 图7示出了具有两个线圈的电机10的输出级； 图8示出了具有两个支线的图1的电机10的输出级； 图9示出了具有四个串联的线圈的图1的电机10的输出级； 图10示出了具有四个串联的线圈的图1的电机10的输出级； 图11示出了具有四个线圈的图1的电机10的输出级，所述线圈在两个支路中并联； 图12示出了具有四个线圈的图1的电机10的输出级，所述线圈在两个支路中并联； 图13示出了图1的电机10的四极转子，其中转子极具有两个不同的角延伸； 图14示出了图1的电机10的四极转子，其中转子极具有三个不同的角延伸； 图15示出了四极转子40,其中在转子极之间设置有具有不同角延伸的中性区域； 图16示出了具有两个倾斜的转子极的图1的电机10的转子40 ; 图17示出了图1的电机10的非对称六极定子； 图18示出了图1的电机10的非对称双极定子； 图19示出了电压常数kE的比较测量； 图20示出了齿槽转矩（Rastmoment)的比较测量； 图21示出了电压常数kE的比较测量； 图22示出了齿槽转矩的比较测量； 图23示出了在未校正转子位置信号的情况下经过图1的电机10的输出级的电流的测 量； 图24示出了利用改善的转子位置信号的经过图1的电机10的输出级的电流的测量； 图25示出了用于缠绕图1的电机10的六极定子的变型方案； 图26示出了在线圈区域中具有绕组接线端子的图1的电机10的输出级； 图27示出了图1的电机10的起动方法的流程图；以及 图28示出了电磁生成的转子磁体。
【具体实施方式】
[0029] 图1示出了具有定子20和转子40的电机10。给定子20分配绕组装置30,并且 定子20具有六个定子极21至26。转子40具有转子磁体40'，其同样具有六个转子极41 至46,所述转子极41至46优选地被构造成永磁转子极41至46。
[0030] 绕组装置30具有六个串联的线圈31至36,所述线圈31至36被串联或电连接在 第一绕组接线端子11与第二绕组接线端子12之间。给定子极21至26分别分配线圈31 至36之一，其中线圈31至36被缠绕为使得在通电时在相邻定子极21至26中分别交替地 产生北极、然后是南极，然后再次是北极等等，因为转子极41至46也分别交替地改变方向。 绕组装置30-从第一绕组接线端子11出发一开始于定子极21，从定子极21继续延伸到定 子极24,并且接着延伸到定子极25、26、22和23,并且从那里延伸到第二绕组接线端子12。 因此，通过第一绕组接线端子11和第二绕组接线端子12,线圈31至36能够被通电。
[0031] 在绕组装置30上在定子极24和25之间设置有第三绕组接线端子13,该第三绕组 接线纟而子13也可以被称为分接头。
[0032] 图2示出了图1中的电机10的相应电路图。示出了：绕组装置30,其具有六个线 圈31至36、以及第一绕组接线端子11、第二绕组接线端子12和第三绕组接线端子13 ;以 及控制装置70和输出级50,其用于影响经过绕组装置30的电流。
[0033] 设置有第一导线57 (+Ub)和第二导线58(地或参考电位)，以便例如从直流电压 源71向输出级50输送供电电压+UB。
[0034] 在第一导线57与第一绕组接线端子11之间设置有开关51，并且在第一绕组接线 端子11与第二导线58之间设置有开关52。
[0035] 在第一导线57与第二绕组接线端子12之间设置有开关53,并且在第二绕组接线 端子12与第二导线58之间设置有开关54。
[0036] 具有四个开关51、52、53和54的装置也被称为全桥电路或H桥电路(英语：full bridgecircuit,Hbridge)。在此，绕组装置30形成全桥电路的桥支路。
[0037] 在第三绕组接线端子13与第二导线58之间设置有开关56。
[0038] 导线58通过所谓的基点电阻60与导线59连接，并且开关52、54、56相应地通过 导线59间接地与导线58连接。电阻60通常是低欧姆的，并且其可以附加地或替代地设置 在导线57中，或者可以完全取消。
[0039] 控制装置70具有五个控制线61、62、63、64和66,通过所述控制线61、62、63、64和 66,控制装置70与五个开关51至54和56连接，以便将这些开关51至54和56导通或不 导通地切换。
[0040] 除非另行实施，作为开关51、52、53、54、56和55(参见图6和图7)优选地使用可 控开关、进一步优选地使用如MOSFET、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、双极晶体管之类的半导体 开关。对于开关55、56例如也可以使用继电器。
[0041] 上面的开关51、53、55亦称高侧开关(英语：high side switch)，并且下面的开关 52、54、56被称为低侧开关（英语：low side switch)。
[0042] 给开关51至56