永磁體電機(jī)的轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)子的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于永磁體電機(jī)的轉(zhuǎn)子以及所述轉(zhuǎn)子的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)例如是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中它們尤其在機(jī)動(dòng)車中完成不同任務(wù)。
[0003]在DE 10 2010 061 778 Al中描述了一種電機(jī)的輪輻轉(zhuǎn)子，其中永磁體輪輻狀布置在轉(zhuǎn)子基體中，其中轉(zhuǎn)子軸線是虛擬交點(diǎn)且永磁體沿周向交替地反向極化。磁通量經(jīng)由布置在永磁體之間的極段被引導(dǎo)至氣隙，以便實(shí)現(xiàn)磁通量的集中。因此，磁南極和磁北極沿轉(zhuǎn)子的周向交替。
[0004]為了減小漏損通量并提高機(jī)器的效率，根據(jù)DE 10 2010 061 778 Al描述了一種連接轉(zhuǎn)子軸線和轉(zhuǎn)子基體的連接套管，所述連接套管由抗磁材料或順磁材料組成。
[0005]例如，因?yàn)?.4至0.45特斯拉的鐵氧體永磁體的剩磁相對(duì)較小，所以通常把包括稀土金屬的材料使用于永磁體激勵(lì)的電機(jī)中。借助于常用的釹-鐵-硼(NdFeB)磁體(釹份額約為30%，以及鏑份額約為1.7至7% )目前實(shí)現(xiàn)了約1.2至1.3特斯拉的剩磁。另一組用于永磁體的材料是釤-鈷-磁體，目前利用該釤-鈷-磁體實(shí)現(xiàn)了約I特斯拉的剩磁。
[0006]永磁體電機(jī)的尺寸取決于轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙中可達(dá)到的磁通量密度。由于剩磁較小，所以用于與具有NdFeB磁體的機(jī)器相當(dāng)效率的、基于鐵氧體磁體設(shè)計(jì)的機(jī)器必須具有大致三倍大的總長(zhǎng)度。因此，利用高剩磁的永磁體形成一種機(jī)器，其在效率相同的情況下比具有剩磁較小的永磁體(例如由鐵氧體制成)的機(jī)器更節(jié)省空間，且或者在空間需求相同的情況下效率更高。
[0007]此外，除了重量小或體積小外，還追求避免不期望的磁短路，所謂的磁通量的漏損通量，因?yàn)樵撀p通量減小機(jī)器的效率。極靴之間的漏損通量，例如在氣隙的區(qū)域中或者相對(duì)于所述軸，可以通過(guò)避免極靴之間的導(dǎo)磁材料來(lái)減小，像在DE 10 2010 061 778 Al中描述的那樣。
[0008]極段的幾何形狀影響磁場(chǎng)，其中以本身已知的方式把回轉(zhuǎn)半徑設(shè)置為半徑朝著極段的邊緣逐漸變小。在極段之間的區(qū)域中，在永磁體的相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸線處于徑向外部的區(qū)域中，在這種實(shí)施方案中不能實(shí)現(xiàn)有意義的場(chǎng)形成，因?yàn)樵谠搮^(qū)域中不存在用于影響的材料。通過(guò)在極段和永磁體的相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸線處于徑向外部的區(qū)域中延長(zhǎng)極靴，在極限情況下直至形成連貫的橋部增大了漏損通量，并減小了機(jī)器的效率。在轉(zhuǎn)子和定子的間隙中由磁通量的諧波含量還產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩的波度。在此，5次和7次諧波變?yōu)?次轉(zhuǎn)矩波度。這由頻率混合得到，通過(guò)5次諧波和電流的基波的乘積描述(5+1 =6 ;7-1 = 6)。其它出現(xiàn)的諧波能由6整除(6，12，18，24…)，其中對(duì)應(yīng)對(duì)始終由相應(yīng)整數(shù)+/-1得到(5和7，11和13，…)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)拓?fù)鋵W(xué)的實(shí)施方案(例如轉(zhuǎn)子處為8極，定子處為12極靴)相應(yīng)很好地抑制該諧波。
[0009]尤其是稀土金屬的高的原料價(jià)格以及對(duì)其存在和市場(chǎng)的不確定準(zhǔn)入對(duì)應(yīng)了汽車工業(yè)中高的價(jià)格壓力。此外，現(xiàn)有的電機(jī)并未充分滿足機(jī)動(dòng)車中現(xiàn)代應(yīng)用的要求，尤其是效率、小的定位轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，提供一種尤其用在機(jī)動(dòng)車中的、永磁體激勵(lì)的電機(jī)，其效率和/或定位轉(zhuǎn)矩減小和/或其轉(zhuǎn)矩一致性得到進(jìn)一步改善。
[0011]該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的、用于永磁體激勵(lì)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子用于永磁體激勵(lì)的電機(jī)，尤其是無(wú)電刷直流電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子圍繞轉(zhuǎn)子軸線共軸地布置且具有沿著轉(zhuǎn)子軸線延伸的、用于接納軸的通孔，所述轉(zhuǎn)子包括沿著轉(zhuǎn)子軸線延伸的永磁體和極段，其中永磁體和極段沿周向交替地圍繞轉(zhuǎn)子軸線布置，且至少一個(gè)極段的、尤其是每個(gè)極段的橫截面設(shè)計(jì)為在至少一個(gè)第一極段區(qū)域中不對(duì)稱地具有至少一個(gè)布置在極段的相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸線位于徑向外部的區(qū)域中的成型部，其中成型部基本上沿周向延伸。
[0013]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，至少一個(gè)極段、尤其是每個(gè)極段包括至少一個(gè)第二極段區(qū)域，在所述第二極段區(qū)域中，相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸線位于徑向外部的區(qū)域中的使得橫截面不對(duì)稱的至少一個(gè)成型部設(shè)置在相對(duì)于第一極段區(qū)域中的成型部基本上相反的周向上。
[0014]優(yōu)選地，至少一個(gè)，尤其是每個(gè)極段優(yōu)選包括至少一個(gè)第三極段區(qū)域，其中第三極段區(qū)域設(shè)計(jì)為基本上對(duì)稱且不具有成型部。
[0015]此外，優(yōu)選地，對(duì)一個(gè)極段、尤其是每個(gè)極段來(lái)說(shuō)，優(yōu)選第一極段區(qū)域的份額占約25 %，第二極段區(qū)域的份額占約25 %以及第三極段區(qū)域的份額占約50 %。
[0016]優(yōu)選地，至少一個(gè)，尤其是每個(gè)極段優(yōu)選由基本上導(dǎo)磁材料，尤其是鐵磁材料和/或亞鐵磁材料制成。鐵氧體優(yōu)選用作永磁體的材料。
[0017]優(yōu)選地，成型部至轉(zhuǎn)子軸線的最大距離優(yōu)選小于或等于轉(zhuǎn)子的外半徑。
[0018]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一個(gè)轉(zhuǎn)矩傳輸盤設(shè)置在轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)端面上，所述轉(zhuǎn)矩傳輸盤具有用于接納軸并與之機(jī)械連接的、沿轉(zhuǎn)子軸線延伸的開口，其中轉(zhuǎn)矩傳輸盤的開口尤其具有比通孔更小的直徑。
[0019]優(yōu)選設(shè)置了至少一個(gè)部件用于把轉(zhuǎn)矩傳輸盤固定在極段上，其中尤其至少一個(gè)開口和/或凹部設(shè)置在至少一個(gè)極段中，至少一個(gè)棒狀元件插入該開口和/或凹部中，所述元件與轉(zhuǎn)矩傳輸盤機(jī)械連接。
[0020]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，轉(zhuǎn)矩傳輸盤的相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸線位于徑向外部的區(qū)域中的至少一個(gè)成型部形成在轉(zhuǎn)矩傳輸盤上的一個(gè)極段、尤其是每個(gè)極段的區(qū)域中，其中成型部基本上沿周向延伸。
[0021]特別優(yōu)選地，轉(zhuǎn)矩傳輸盤尤其優(yōu)選由基本上非磁性的材料和/或傳導(dǎo)能力很小的，尤其是抗磁材料和/或順磁材料制成。
[0022]優(yōu)選地，軸優(yōu)選具有至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元件用于接納被極段和/或極段區(qū)域包括的后切部，和/或在軸的圓周上設(shè)置了至少一個(gè)滾花部。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案，設(shè)置了導(dǎo)磁的連接接片，其僅連接了極段和/或不同極段的同磁極化的極段區(qū)域。
[0024]本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)前述優(yōu)選實(shí)施方案所述的轉(zhuǎn)子的電機(jī)以及所述轉(zhuǎn)子的應(yīng)用和/或在機(jī)動(dòng)車中，尤其是在機(jī)動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)中和/或機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中永磁體激勵(lì)的電機(jī)的應(yīng)用。
[0025]盡管鐵氧體磁體或不具有稀土金屬的相對(duì)可得到的永磁體的剩磁較小，然而借助于本發(fā)明仍可得到一種電機(jī)，所述電機(jī)與具有稀土金屬的永磁體激勵(lì)電機(jī)相比，僅要求略微增大的空間以及比備選的電動(dòng)機(jī)設(shè)想，像異步電機(jī)和磁阻電機(jī)更節(jié)省空間。通過(guò)避免了價(jià)格昂貴且部分難以得到的稀土金屬以及簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，還降低了成本且使得材料獲取容易。在這種電機(jī)中和在使用包括稀土金屬的永磁體時(shí)一樣得到了改進(jìn)的效率、改進(jìn)的轉(zhuǎn)矩一致性以及小的定位轉(zhuǎn)矩。
【附圖說(shuō)明】
[0026]由下面根據(jù)附圖對(duì)實(shí)施例的描述得到了其它優(yōu)選實(shí)施方案。
[0027]附圖示出:
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的永磁體激勵(lì)電機(jī)的簡(jiǎn)化剖視圖；
[0029]圖2是永磁體激勵(lì)電機(jī)的簡(jiǎn)化圖；
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明的永轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)化圖；
[0031]圖4示出轉(zhuǎn)子的分開的極段區(qū)域；
[0032]圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的基于轉(zhuǎn)子角的通量密度的本身已知的走向；
[0033]圖6是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的基于轉(zhuǎn)子角的通量密度的示例性走向；
[0034]圖7是根據(jù)電機(jī)的另一個(gè)實(shí)施方案的基于轉(zhuǎn)子角的通量密度的另一個(gè)示例性走向；
[0035]圖8是電機(jī)的磁場(chǎng)線的模擬走向；
[0036]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例；