用于电机的转子制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电机的转子(1)，其包括第一永磁体(21)和具有径向靠外的外侧(4)的铁磁性结构(3)，其中，铁磁性结构(3)设计用于围住第一永磁体(21)的至少一部分。根据本发明专利技术，在第一永磁体(21)的背离外侧(4)的横向侧面(6)和铁磁性结构(3)的相对于第一永磁体(21)径向更靠内的凹进部(42)之间设置了铁磁性结构(3)的第一中间区域(81)，该凹进部(42)包括具有比铁磁性结构(3)更小的磁导率的材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电机的、特别是用于电动机的转子，包括第一永磁体和具有径向靠外的外侧的铁磁性结构，其中，铁磁性结构设计用于围住第一永磁体的至少一部分。
技术介绍
由现有技术公知了一种电机的、特别是电动机的转子的多个可能的实施方式。尤其是由现有技术已知了一种转子，其具有内部的、即布置在转子内部的永磁体(英文:Internal-Permanentmagnet-Motors 内部永磁体转子；简称 IPM)。电机或者带有内部永磁体的转子(IPM)不仅具有磁阻转矩而且具有由在电机的定子的极和内部永磁体之间的磁性相互作用形成的转矩。具有带有内部永磁体的转子的电机的可能的缺点是，永磁体的磁场在电机的无负荷运行(空转)时也存在。永磁体的相对于定子的随着时间变化的磁场在定子的绕组中感生出反向电压(反向电机力；简称反向EMK)，反向电压对施加在定子的绕组处的电压起反作用。如果所感生出的反向EMK超过所施加的电压，那么在转子的转速提升时就不能够维持电机的恒定转矩。为了减少永磁体的在转子本身中耦合的磁场，按照现有技术能够在电机的转子内部设置空气塞。这种空气塞例如由公开出版物DE 10 2008 058 347 A1和DE 11 2010 005756 T5中公知。
技术实现思路
本专利技术基于以下目的，改进电机的转子。根据本专利技术的用于电机的、特别是用于电动机的转子包括第一永磁体和具有径向靠外的外侧的铁磁性结构，其中，铁磁性结构设计用于围住第一永磁体的至少一部分。根据本专利技术，在第一永磁体的背离外侧的横向侧面和铁磁性结构的相对于第一永磁体径向更靠内的凹进部之间设置了铁磁性结构的第一中间区域，其中，凹进部包括一种具有比铁磁性结构小的磁导率的材料。方向:轴向、径向和按方位(azimutal)都是关于转子的转动轴线的，并且整体上构成圆柱坐标系(转子坐标系)。根据本专利技术的转子一般都能够置于电机内，例如置于电驱动的机动车的电动机和/或发电机中。下面将电机视为包括根据本专利技术的转子的电机。根据本专利技术的转子通过借助铁磁性结构与电机定子的磁场的相互作用产生磁阻转矩。附加地，永磁体的磁场进一步地有助于电机的转矩，该电机包括根据本专利技术的转子。根据本专利技术，在具有比铁磁性结构小的磁导率的凹进部和第一永磁体的背离转子的外侧的横向侧面之间径向地设置了铁磁性结构的第一中间区域。这个中间区域尤其是铁磁性的。如果包括根据本专利技术的转子的电机在其功率曲线的工作点中以恒定的转矩(电枢调节范围)运行，那么第一中间区域由于定子的磁场而磁饱和。通过使第一中间区域磁饱和，以及通过使凹进部具有很小的磁导率，转子的d轴线的感应率Ld(d轴电感)减少。通过减少d轴线的感应率Ld，有利地扩大了电机的转矩。一般来说有利的是，实现d轴线的尽可能小的感应率1^并且实现q轴线的尽可能大的感应率L q(q轴线电感)。换句话说，当d轴线和q轴线的感应率之间的在数值上的差增大时，电机的转矩提升。对电机的转矩做出进一步贡献的是第一永磁体的磁场，该永磁体至少部分地由铁磁性结构包围。第一永磁体例如能够布置在转子的外侧上(英文:Surface-Mounted-Permanentmagnets-Machine表面装配永磁体的机器；简称SMPM)或者布置在铁磁性结构(IPM)的内部。优选地，电机包括多个永磁体。在此，铁磁性结构的区域围绕着按照第一永磁体的相应永磁体来构造。换句话说，转子具有多个第一永磁体。对第一永磁体或者多个永磁体的围住能够形状配合地、材料配合地和/或力连接地通过铁磁性结构进行。通过使第一铁磁性中间区域磁饱和，削弱了永磁体的磁场，从而有利地减少了反向EMK。减少反向EMK特别地在电机的无负荷运行时是有利的。如果反向EMK太大，那么电机以恒定的功率运行(场调节范围)。在场调节范围内，通过将负的d电流id施加在定子的绕组上，能够使第一铁磁性中间区域去磁饱和。通过使第一中间区域去磁饱和，以有利的方式扩大了第一永磁体的磁场，从而在场调节范围中能够提升电机转矩。凹进部的另一个优点是，减少铁磁性结构中的损耗，因为凹进部包括一种材料，该材料具有比铁磁性结构更小的磁导率并且特别是不能导电。此外，凹进部实现了对磁场或者总磁场的引导或调整。换句话说，通过凹进部能够使磁场或者总磁场的磁场线定向成束，从而使磁场集中在定子和转子之间的气隙内，由此能够进一步提升电机的转矩。此外，通过凹进部、特别是通过多个凹进部能够以有利的方式减少转子的惯性矩。为此，该凹进部包括一种材料，其密度小于铁磁性结构的密度。优选地，该凹进部包含空气作为材料。换句话说，铁磁性结构的凹进部通过空气填充的空心室、也就是通过铁磁性结构的空气塞形成。根据本专利技术的一种有利的设计方案，凹进部的至少一部分布置在第一永磁体的第一旁侧处。由此以有利的方式进一步减少了沿着d轴线的感应率，从而进一步增大了电机的转矩。此外，第一永磁体的磁场朝向气隙对准并且成束。此外，能够有利地减少了导致损耗并且对电机的转矩无益的漏磁场。为了进一步改进转子，优选地在永磁体的与第一旁侧相对置的第二旁侧处布置另一个凹进部。由此进一步改进了电机的效率和转矩。在本专利技术的特别优选的设计方案中，凹进部几乎沿着第一永磁体的整个横向侧面延伸。由此通过转子或者说通过转子的铁磁性结构实现了对定子的、引起磁阻转矩的磁场的有利引导或导向。定子的磁场基本上沿着转子的q轴线被导入到铁磁性结构中或者从中被导出，并且借助几乎沿着第一永磁体的整个横向侧面延伸的凹进部围绕着第一永磁体在铁磁性结构内被引导。因此增大了 q轴线的感应率，从而进一步提升了电机的转矩。根据一种有利的设计方案，转子包括借助铁磁性结构至少部分地被围住的第二永磁体，其中，第一和第二永磁体V形地布置，并且在第一和第二永磁体之间按方位地设置了铁磁性结构的第二中间区域。换句话说，通过V形布置的永磁体构成了转子的V形磁极。在此，两个永磁体的磁化部锥形地朝向彼此定向，从而借助V形的布置实现由永磁体产生的磁场在电机的气隙内有利地成束或者至少部分聚焦。换句话说，永磁体的磁场的磁场线集中在气隙中。此外，通过这种V形的布置有利地实现了磁极的更大宽度，从而进一步增强了气隙中的磁场。两个永磁体的V形布置特别地由转子的轴向剖面图看出。两个永磁体的V形布置例如是以下布置，其基本上在转子的轴向剖面中相当于字母V的几何形状，其中，字母V的两个支腿借助永磁体形成。与字母V的几何形状相反，没有设置支腿(第一和第二永磁体)的直接连接部，而是在第一和第二永磁体之间按方位地有铁磁性结构的第二中间区域。由此能够使第二中间区域磁饱和，从而进一步减少了 d轴线的感应率。有利地由此进一步提升了电机的转矩。优选地，第二中间区域构造成矩形，并且纵横比大于二。由此通过比较弱的磁场已经实现第二中当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电机的转子(1)，包括第一永磁体(21)和具有径向靠外的外侧(4)的铁磁性结构(3)，其中，所述铁磁性结构(3)设计用于围住所述第一永磁体(21)的至少一部分，其特征在于，在所述第一永磁体(21)的背离所述外侧(4)的横向侧面(6)和所述铁磁性结构(3)的相对于所述第一永磁体(21)径向更靠内的凹进部(42)之间设置了所述铁磁性结构(3)的第一中间区域(81)，并且所述凹进部(42)包括具有比所述铁磁性结构(3)更小的磁导率的材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊夫·伯克哈特，马库斯·克勒普兹格，马丁·库恩，迈克尔·米勒，克劳斯·施莱克尔，阿里斯蒂德·斯帕尼奥洛，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE