永磁电机的转子铁心的配置制造技术

本发明专利技术涉及一种带有一个可围绕一根旋转轴（２１）旋转支承的转子（２８）和一个定子（２２）的电机，其中转子（２８）具有至少一个永磁体（２９），本发明专利技术建议，转子（２８）在其平行于旋转轴（２１）的转子本体（１１）中具有交替的场聚焦区（３２）和无场区（３１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按权利要求1前序部分所述的电机和一种按权利要求7前序部分所述的转子。
技术介绍
WO 03/005531 Al提出了 一种把永石兹体嵌入转子的电机，这种埋入 转子内的永磁体对电机的运行具有一系列的优点，但由于永》兹体之间的 转子叠片铁心搭接，磁通短路并由此不被利用，这一缺点使得这类电机 大受贬抑。这个短路的磁通量不能克服转子和定子之间的气隙并因此不 能接入定子绕组来产生转矩。这就导致了每极的气隙磁通的减少，并由 此减少电才几的可达到的转矩。
技术实现思路
本专利技术提出的电机具有 一个可围绕一根旋转轴旋转支承的转子和 一个定子。其中，该转子具有至少一个永磁体，且在其转子本体内沿着 该旋转轴交替地具有场聚焦的区域和无场的区域。这样就明显地增加了 转子的场聚焦区域的磁通密度并减少了由于上述搭接短路损失的磁通 量。设计这类电机的一般规则是凡是总是可能为开路的地方，亦即在 定子的相绕组的反应场不存在的情况下，磁路就应设计成可达到大约 1.6特斯拉的磁通密度。这样，构成转子的叠片铁心就可用附加的反应 场在磁性方面被完全利用。铁心薄片 一般用的典型的钢材具有一个例如 2.1特斯拉的饱和i兹通密度。当转子按常^见方式构成时，在4姿本专利技术设 置轴向交替配置的场聚焦区和无场区的转子区域内产生的磁通密度明 显低于在场聚焦区内带有交替配置可能达到的磁通密度。这意味着在常 规布置的情况中，叠片铁心在其磁性方面没有完全利用。如果该区域位 于转子的边缘，则这种磁性未被利用的材料不但不利于减轻转子的质 量，而且还成为转子转动惯量的巨大部分，这部分与转子半径的4次幂 成比例。在一种有利的结构中，场聚焦区和无场区径向地布置在至少 一个永磁体和定子侧的转子周围之间。转子本体的场聚焦区指的是这样的区 域，即与带有至少一个埋入永磁体的常规转子本体相比，该区域具有明显增加的；兹通密度，例如增加70%至100%。而无场区则指的是无场的 或几乎无场的区域。无场区最好由气隙构成，在气隙处例如去掉薄片材 料，并由此减轻转子本体外部区域的质量，在该处通常构成极靴。而场 聚焦区则最好通过磁导材料例如叠片铁心材料构成。转子本体例如由钢片构成。在一种有利的结构中，转子本体由至少两种在旋转轴的方向内交替叠置的钢片构成。为了实现优选的转子的简 便制造，最好利用通常的叠片结构来构成的场聚焦区和无场区的交替配 置。在一个有利的结构中， 一种钢片(下面也称为第二种钢片)用其一 定的尺寸至少部分地径向伸入另一种钢片(下面也称为第一种钢片)， 也就是说，与第一种钢片相比，第二种钢片至少部分地具有较小的径向 延伸。这样就形成了场聚焦区和无场区的很简便的交错。场聚焦区优先 通过钢片材料来构成，而无场区则可通过在两个钢片之间的一个在轴向 内连续的气隙来构成。合适的钢片厚度为最大1毫米的范围，最好为0.35 毫米至0.65毫米例如0.5毫米。对这类在转子中埋入永磁体的电机来说， 一般不宜用较厚的钢片。无场区最好具有最大1.3毫米的轴向延伸，特 别是优先具有最大1毫米的轴向延伸。更大的轴向延伸由于太大的气隙 是没有好处的。场聚焦区也应优先具有最大1.3毫米、特别是优先最大 1毫米的轴向延伸。场聚焦区的轴向延伸原则上可任意选择，但较大的 轴向延伸对本专利技术是没有好处的，因为这对减轻转子质量和减少转子惯 量所起的作用太小。通过这个优选的结构，使钢片的磁性在场聚焦区得 到了明显较好地利用，而转子的转动惯量则由于作为气隙构成无场区的 缺失的钢片材料而被减少。在 一个有利的结构中，较小的钢片即第二种钢片在嵌入永磁体的情况下用其外圆周与至少一个永磁体邻接。这意味着在多个永磁体时，第 二种钢片在径向延伸中至少邻接一个永》兹体。在多个永》兹体时，第二种 钢片也可邻接多个永磁体、最好全部永》兹体。这样，第二种钢片至少在 一个区域或多个区域比第一种钢片具有较小的径向延伸。其中，第二种 钢片具有规则的、最好旋转对称的或不规则的形状。用这种几何形状可 使转子的重量减轻并使转子的磁性最佳化。转子本体也可由两种以上的钢片构成，即最好比第一种钢片至少部 分较小径向延伸的第二种钢片由不同的钢片组成，第二种钢片的不同的延伸。永磁体优先用含钕、铁、硼(NdFeB)的材料或含钐、钴(SmCo) 的材料制成。建议电机转子在其可围绕一根旋转轴旋转支承的转子本体内布置 有至少一个永磁体，并在该转子本体中沿着该旋转轴交替地配置场聚焦 区和无场区。此外，建议将这种转子用于无刷同步电机或无刷直流电机中。附图说明本专利技术的其他结构型式、外观和优点也可从其各项权利要求的摘要 中得知，而不受从下面借助附图示出的本专利技术的实施例的限制。图la-c a: —种优选电机的俯视图，b:第一种钢片，c:第二 种钢片；图2a-b a: —种优选电机的纵剖面的一部分，b: —个优选转子 的部分透4见图3a-b a:带第一种供选择配置的电机的部分纵剖面图，b:第 一种供选择的转子的部分透视图4a-b a:带第二种供选择配置的电机的部分纵剖面图，b:第 二种供选择的转子的部分透视图5a-b a:带第三种供选择配置的电机的部分纵剖面图，b:第 三种供选择的转子的部分透^L图6a-b a:带第四种供选择配置的电机的部分纵剖面图，b:第 四种供选择的转子的部分透视图7a-d a:具有三相和四极的串联极电机的第一种钢片的俯朝L 图，b:第二种钢片的第一种形状，c:第二种钢片的供选择的形状，d: 第二种钢片的第二种供选择的形状；图8 转子质量、转子转动惯量和气隙磁通与三维有限元模型的极数的关系。具体实施例方式图la-c表示一台设计成无刷同步电机的电机10的本专利技术示例，该 电机具有3相、8极和在定子22中用来安装未示出的线圈绕组的12个 槽23，在转子本体11的转子28中，设置有相应的8个孔12,用来安 装在轴向内平行于旋转轴21延伸的永磁体。电机10设计成内转子式， 转子28支承在定子22中可围绕旋转轴21旋转。图la表示电机10的俯视图。平行于旋转轴21延伸的槽23被通常 的定子齿24隔开，其齿顶按通常方式相互在槽23的中心分别相隔一个 小气隙25。在定子22和转子28之间径向形成一个气隙26。转子28从其用于安装一根未示出的轴的内孔27开始，在内部区域 16在共同的半径上对称分布8个凹槽13，这些凹槽减少了转子28的质 量和移动惯量。径向朝外缘15相隔一定距离布置有8个带梯形横截面 的磁体嵌槽，这些嵌槽由单个钢片的孔12构成。内区16构成转子28 的铁心，径向向外包括孔12是转子28的外区30。图lb和lc表示两种不同的优选钢片14、 19,这些钢片最好交替叠 置(钢片14-钢片19-钢片14-钢片19-钢片14-钢片19-等等)构成转子 28的转子本体11。在图lb中，在孔12和外缘15之间的径向内在外区 30分别有一个极執17。在孔12之间设置有桥18a和连片18b。对常规 结构的电机10来说，这个区域可观察到磁力线的不希望的短路，这个 区域分別包括两个相邻孔12、桥18a和位于其间的窄连片18b的邻接边 缘区。这种短路通常环绕几个毫米。在外圆周15上做成弧形的极靴17、 桥18a和连片18b最好尽可能窄并例如在最窄部位大致相当于钢片14 本文档来自技高网...

【技术保护点】
电机，具有一个可围绕一根旋转轴（２１）旋转支承的转子（２８）和一个定子（２２），其中转子（２８）包括一个转子本体（１１）和至少一个永磁体（２９），其特征为，平行于旋转轴（２１）的转子本体（１１）具有交替的场聚焦区（３２）和无场区（３１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-11-21 102005055342.7;DE 2006-2-15 102006001. 电机，具有一个可围绕一根旋转轴(21)旋转支承的转子(28) 和一个定子(22),其中转子(28)包括一个转子本体(11)和至少一 个永磁体(29),其特征为，平行于旋转轴(21)的转子本体(11)具 有交替的场聚焦区(32)和无场区(31)。2. 按权利要求l的电机，其特征为，场聚焦区(32)径向布置在至 少一个永磁体(29)和定子侧的转子圆周(15)之间。3. 按权利要求1或2的电机，其特征为，无场区(31)是通过气隙 来构成的。4. 按前述权利要求任一项的电机，其特征为，场聚焦区(32)由钢 片材料构成。5. 按前述权利要求任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA埃文斯，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]