電機和用于電機的轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電機(100)，為了減小結(jié)構(gòu)元件尤其是轉(zhuǎn)子芯(112)的質(zhì)量和體積以及提高功率和扭矩，按本發(fā)明建議，設(shè)置基本上布置在環(huán)形定子內(nèi)的能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(110)，所述轉(zhuǎn)子的至少基本上呈環(huán)形的磁性導通的轉(zhuǎn)子芯中設(shè)有至少一個凹槽(116)，并且在所述至少一個凹槽的至少一個中，永磁體(117、118)彼此成對地以頂點朝旋轉(zhuǎn)軸線向內(nèi)定向的鈍角(119)地布置并且通過連續(xù)非磁性導通的第一空間區(qū)域(120)彼此間隔開，轉(zhuǎn)子芯還至少在與其至少幾乎圓柱形地旋轉(zhuǎn)對稱地光滑的外周面至少在很大程度上相鄰的第二空間區(qū)域(121)內(nèi)設(shè)計為至少幾乎完全磁性導通。
【專利說明】電機和用于電機的轉(zhuǎn)子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括定子和轉(zhuǎn)子的電機。本發(fā)明還涉及一種用于這種電機的轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]由EP O 889 574 BI已知一種磁阻電機。這種電機包括具有電樞繞組的定子和轉(zhuǎn)子，所述電樞繞組布置在定子的內(nèi)圓周上，所述轉(zhuǎn)子沿徑向在定子內(nèi)側(cè)與其間隔一定間隙地布置，其中，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯，其具有磁極和磁極之間的輔助極區(qū)域，并且包括多個永磁體，它們這樣布置在轉(zhuǎn)子中，使得永磁體的磁通與電樞繞組的沿輔助極區(qū)域方向延伸的磁通相斥，其中，每個磁極定義在兩個永磁體之間。
[0003]因此，該專利文獻涉及一種電機，其中通過磁阻力的驅(qū)動和通過布置在轉(zhuǎn)子中的永磁體上的力的驅(qū)動共同使用。在此，利用永磁體激勵的機器的特性，其具有恒定的扭矩和在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有較高的效率。然而，永磁體激勵的機器的效率在以較小負載運行時下降。因為通過磁阻力的驅(qū)動在這方面具有優(yōu)點，所以將上述兩種驅(qū)動方式結(jié)合在一個機器中。這種機器優(yōu)選用于交通運輸工具內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)，其中要求較高的效率、高溫可靠性和在較大速度范圍內(nèi)以可變的速度運行。
[0004]為了利用磁阻力，所述機器具有帶有不平的轉(zhuǎn)子芯的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子芯沿轉(zhuǎn)子圓周面交替地設(shè)計有凸起和凹槽。轉(zhuǎn)子芯中的凹槽沿這些方向在轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生較大的空氣縫隙，因此沿這些方向的空氣縫隙的磁阻比沿轉(zhuǎn)子芯中的凸起產(chǎn)生較小空氣縫隙并因此較小磁阻的方向更大。此外還示出了沿轉(zhuǎn)子圓周面改變磁阻的其它可能性，即通過所謂的磁性不平整度，其通過轉(zhuǎn)子芯內(nèi)部的非磁性導通區(qū)域并且因此不在其表面而只包含在其內(nèi)部地布置。
[0005]在專利文獻EP O 889 574 BI中，尤其是圖21至圖24示出了組合式磁阻和永磁體機器的例子。對此記載了，為了出現(xiàn)和使用磁阻效應，磁阻必不可少地不均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周面上。在此，當沿轉(zhuǎn)子圓周面的磁通差(即磁通分布變化)增大時，發(fā)動機的扭矩和功率增大。為此，沿轉(zhuǎn)子圓周面的磁導能力的差需要較大。按照所引用的專利文獻，通過磁阻力運行的機器需要在轉(zhuǎn)子芯中具有盡可能大的空氣間隙或者非磁性導通區(qū)域，它們只能以較大的厚度尺寸安裝在轉(zhuǎn)子芯中。
[0006]在專利文獻EP O 889 574 BI中還描述了一種具有永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)機器，其在每個輔助極區(qū)域內(nèi)配有一個永磁體裝置，其中，輔助極區(qū)域平行于轉(zhuǎn)子表面上的切線定向。分別具有唯一的永磁體的這種永磁體裝置可以看做與這種配置作用相同，其中兩個永磁體以彼此180°的角度直接并排地布置。
[0007]EP O 889 574 BI還在其圖19和圖20中示出了所述具有永磁體的磁阻型旋轉(zhuǎn)機器的實施形式，在每兩個永磁體之間具有一個內(nèi)部空氣區(qū)域，其中，附加選擇性地在相同的永磁體之間在轉(zhuǎn)子圓周面附近布置另一相對較大的空氣區(qū)域。內(nèi)部空氣區(qū)域通過相鄰永磁體的磁性導通的隔板分隔開。[0008]由EP I 414 131 BI已知一種按照永磁體以及磁阻原理的旋轉(zhuǎn)電機。圖4和圖13示出具有四個極的轉(zhuǎn)子，所述極在其間具有輔助極區(qū)域。所述輔助極區(qū)域通過非磁性嵌件以及布置在轉(zhuǎn)子中的永磁體構(gòu)成，所述非磁性嵌件具有較高的磁性阻力，即較高的磁阻，并且圍繞所述非磁性嵌件分別布置有兩個永磁體，所述永磁體以90°的角度彼此定向，所述永磁體由于其較小的相對磁導率(幾乎為I)同樣具有較高的磁阻。通過既由磁阻也由永磁體產(chǎn)生的磁通在轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙內(nèi)沿轉(zhuǎn)子圓周面較大的分布不均勻性，提高了機器的功率。
[0009]所述的永磁體布置結(jié)構(gòu)與專利文獻EP O 889 574 BI以及以下還將進一步闡述的US7, 804, 216B2中的布置結(jié)構(gòu)類似。
[0010]EP I 414 131 BI還示出了轉(zhuǎn)子，其中在彼此相鄰的永磁體旁邊存在內(nèi)部空氣區(qū)域。這些空氣區(qū)域相互通過磁性導通的隔板分隔開。
[0011]在US7, 804, 216B2中描述了一種按照永磁體和磁阻原理的旋轉(zhuǎn)電機。圖1、圖2和圖3示出具有四個極的轉(zhuǎn)子，所述極在其間具有輔助極區(qū)域。所述輔助極區(qū)域通過非磁性嵌件以及布置在轉(zhuǎn)子中的永磁體構(gòu)成，所述非磁性嵌件具有較高的磁性阻力，即較高的磁阻，所述永磁體同樣具有較高的磁阻。在磁阻較高的區(qū)域內(nèi)磁通降低。由此，在此也得到磁通沿轉(zhuǎn)子圓周面的不均勻分布，并且因此提高了機器的功率。
[0012]然而在US7, 804, 216B2中也不出了按照永磁體和磁阻原理的旋轉(zhuǎn)電機的一種變型方案，其具有帶永磁體的轉(zhuǎn)子，所述永磁體以大于90°的角度布置。這些永磁體也布置在輔助極區(qū)域(該輔助極區(qū)域通過轉(zhuǎn)子芯在其外周面附近的邊緣區(qū)域內(nèi)的開口構(gòu)成)內(nèi)并環(huán)繞所述開口。
[0013]US7, 804, 216B2還不出了一種轉(zhuǎn)子，其中同樣在相鄰的永磁體旁存在內(nèi)部空氣區(qū)域。所述內(nèi)部空氣區(qū)域相互不接觸。
[0014]專利文獻DE 10 2005 047 771 Al示出了一種轉(zhuǎn)子裝置，其優(yōu)選應用在無刷直流電動機或者永磁體同步電動機中，并且具有成對布置的凹槽，永磁體布置在凹槽中。在每兩個凹槽對之間具有磁通件。這些磁通件相對于永磁體裝置的位置相當于前述專利文獻中輔助極區(qū)域的位置。分別與磁通件鄰接的凹槽在其內(nèi)側(cè)端部通過切口相連。這些切口形成非磁性導通或者只很少地磁性導通的空間區(qū)域，其直接與兩個布置在與之相鄰的切口中的永磁體鄰接。
[0015]該專利文獻還示出了具有轉(zhuǎn)子的無刷直流電動機或者永磁體同步電動機，所述轉(zhuǎn)子包括十二個均勻分布在圓周面上的沿徑向定向的永磁體。所述永磁體彼此之間成至少基本上30°的銳角。
[0016]在該專利文獻中沒有提到出現(xiàn)或者使用磁阻力。
[0017]所有在現(xiàn)有技術(shù)中描述的電機均具有較大質(zhì)量和較大的未充分利用的結(jié)構(gòu)體積。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，改進前述類型的電機，從而實現(xiàn)減小機器結(jié)構(gòu)元件尤其是轉(zhuǎn)子芯的質(zhì)量并且減小體積，同時提高機器的功率和扭矩。
[0019]該技術(shù)問題按本發(fā)明通過一種電機解決，其包括基本上呈環(huán)形的定子，沿所述定子的內(nèi)圓周布置有至少一個定子繞組，和基本上布置在定子內(nèi)的能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有至少基本上呈環(huán)形的磁性導通的轉(zhuǎn)子芯，其中，所述轉(zhuǎn)子芯具有至少幾乎圓柱形地旋轉(zhuǎn)對稱地光滑的外周面，在轉(zhuǎn)子芯中設(shè)有至少一個凹槽并且在所述至少一個凹槽的至少一個中，永磁體彼此成對地以頂點向內(nèi)地朝旋轉(zhuǎn)軸線定向的鈍角地布置并且通過連續(xù)非磁性導通的第一空間區(qū)域彼此間隔開，并且所述轉(zhuǎn)子芯此外至少在與其外周面至少在很大程度上相鄰的第二空間區(qū)域內(nèi)設(shè)計為至少幾乎完全磁性導通。
[0020]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，設(shè)計為環(huán)形的定子也可以看做是定子的鼓桶形比例化，其中，定子以及轉(zhuǎn)子和機器的長度尺寸在總體上沿軸向(即沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向)觀察不被按照本發(fā)明的電機的設(shè)計構(gòu)造所局限。
[0021]按照本發(fā)明，轉(zhuǎn)子的外周面，即其外圓周面，設(shè)計為圓柱形旋轉(zhuǎn)對稱地光滑的并且由此在幾何形狀上至少在很大程度上準確地呈現(xiàn)為圓柱形，其至少基本上不具有凹槽和/或凸起。
[0022]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，永磁體彼此成鈍角的成對布置是每對永磁體的兩個永磁體相互“V”形的定向。在此，“V”形定向的“V”的尖端指向旋轉(zhuǎn)軸線，“V”的邊的端部指向轉(zhuǎn)子芯的圓周面。鈍角是90°至180°之間的角。
[0023]按照定義，成對布置的永磁體通過連續(xù)非磁性導通的第一空間區(qū)域彼此間隔，所述第一空間區(qū)域完全從呈鈍角布置的成對永磁體中的一個永磁體延伸到另一個永磁體。由此在相關(guān)永磁體之間形成連續(xù)的非磁性導通的第一空間區(qū)域，每個相關(guān)永磁體的每個朝向鈍角結(jié)構(gòu)頂點的側(cè)面與該第一空間區(qū)域鄰接。非磁性導通的第一空間區(qū)域優(yōu)選設(shè)計為凹槽的一部分。
[0024]由于轉(zhuǎn)子芯至少在與其外周面至少在很大程度上相鄰的第二空間區(qū)域內(nèi)設(shè)計為至少幾乎完全磁性導通，至少在轉(zhuǎn)子芯外周面附近除了所述用于或者具有成對布置的永磁體的凹槽之外不具有其它非磁性導通的區(qū)域，也就是尤其不具有空氣區(qū)域。轉(zhuǎn)子芯的磁性導通材料至少在該處設(shè)計為至少幾乎完全實心的。
[0025]通過本發(fā)明實現(xiàn)了具有組合式磁阻和永磁體激勵的轉(zhuǎn)子，其中，由轉(zhuǎn)子芯具有凹槽的設(shè)計產(chǎn)生磁阻力；布置在其中的永磁體同樣是非磁性導通的。
[0026]本發(fā)明通過所述的特征組合，尤其是轉(zhuǎn)子芯的特征組合，為電機實現(xiàn)了輕便的構(gòu)造方式，同時由所示的磁阻和永磁體驅(qū)動的組合在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生了較高的功率密度和較大的扭矩。在此尤其得到體積非常小的轉(zhuǎn)子芯。
[0027]按照按本發(fā)明電機的一種優(yōu)選擴展設(shè)計，所述轉(zhuǎn)子在所述至少一個凹槽的至少幾乎每一個中均具有永磁體。特別優(yōu)選的是，在每個凹槽中成對地布置兩個永磁體，因此以每個凹槽同時通過由磁阻效應產(chǎn)生的磁阻力和通過由永磁體激勵產(chǎn)生的力由永磁體磁場與至少一個定子繞組之間的作用實現(xiàn)驅(qū)動力矩。
[0028]按照按本發(fā)明電機的另一種實施形式，與所述至少一對成鈍角布置的永磁體中的至少一對永磁體遠離其鈍角頂點的一側(cè)相毗鄰地布置有至少一個非磁性導通的第三空間區(qū)域。因此，在成對布置的永磁體的“V”形定向的“V”的至少一個邊角端部(即指向外周面的端部)上，在相關(guān)永磁體旁側(cè)作為至少一個第三空間區(qū)域具有同樣非磁性導通的區(qū)域，磁通通過該區(qū)域從該側(cè)面轉(zhuǎn)向并且由此避免直接的磁性短路。尤其是所述至少一個非磁性導通的第三空間區(qū)域同樣設(shè)計為各個附屬的凹槽的一部分，因此朝向相關(guān)凹槽的第一和第三空間區(qū)域與用于容納永磁體的空間區(qū)域可以制造為共同的凹槽。[0029]在此，按照電機的一種優(yōu)選擴展設(shè)計，所述至少一個凹槽設(shè)計為具有與所述至少一對呈鈍角布置的永磁體適配的角形結(jié)構(gòu)，也就是同樣為鈍角造型，其中，角度與成對布置的永磁體之間的角度相同。由此摩擦配合地支撐永磁體更安全地保持在轉(zhuǎn)子芯中并且導出在電機運行中出現(xiàn)的力，尤其是離心力。除了永磁體與非磁性導通的第一和第三空間區(qū)域的連接處，所述至少一個凹槽至少基本上形狀配合地圍繞容納在其中的永磁體，以便最佳地引導磁場線。
[0030]在按本發(fā)明電機的另一種優(yōu)選實施形式中，所述至少一個非磁性導通的第一和/或第三空間區(qū)域的至少一個設(shè)計為空氣區(qū)域。由于所述空間區(qū)域只由轉(zhuǎn)子芯的材料取出并且留空，即填充空氣，實現(xiàn)了按照本發(fā)明設(shè)計的轉(zhuǎn)子的特別簡單的結(jié)構(gòu)和成本低廉的制造。在該設(shè)計方案中，所述至少一個第一和/或第三空間區(qū)域優(yōu)選也可設(shè)計為可供冷卻空氣流通的冷卻通道并且由此可以同時有利地以簡單的方式使用。
[0031]在按本發(fā)明電機的另一種優(yōu)選實施形式中，所述至少一個非磁性導通的第一和/或第三空間區(qū)域的至少一個至少部分地用非磁性導通的固態(tài)和/或液態(tài)的材料填充。這種固態(tài)的非磁性導通材料可以有利地用于使轉(zhuǎn)子芯的形狀穩(wěn)定，而不會影響轉(zhuǎn)子芯的磁性特性。所述類型的非磁性導通且優(yōu)選也不導電的液體可以有利地用于冷卻。在本發(fā)明所述實施形式的一種有利的擴展設(shè)計中，通過非磁性導通且優(yōu)選也不導電的固態(tài)材料為所述至少一個非磁性導通的第一和/或第三空間區(qū)域加襯里。在該襯里內(nèi)部可以設(shè)置液態(tài)材料，也就是優(yōu)選將非磁性導通且特別優(yōu)選也不導電的流體作為冷卻劑。
[0032]按照按本發(fā)明電機的另一種有利的實施形式，所述永磁體彼此成對地在所述至少一個凹槽中布置形成的頂點向內(nèi)地朝旋轉(zhuǎn)軸線定向的鈍角的值在110°至170°的角度范圍內(nèi)。在此，所述角度的值優(yōu)選在130°至150°的角度范圍內(nèi)。相關(guān)角度的值特別優(yōu)選地在135°至145°的角度范圍內(nèi)。尤其是值處于最小的前述角度范圍內(nèi)(理想值為140° )的角度使得按本發(fā)明的電機具有最佳功率。
[0033]在按本發(fā)明電機的另一種有利的設(shè)計方案中，所述轉(zhuǎn)子具有相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸，所述厚度尺寸與轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外徑之比例小(kleingegenuber)。按照在數(shù)學與【技術(shù)領(lǐng)域】一般使用的術(shù)語定義并結(jié)合本發(fā)明，其含義是指“至少近似地小至少十倍”的意義。
[0034]在此，轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸優(yōu)選小于轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外徑的15%。特別優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸小于轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外徑的10%。轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸最優(yōu)選小于轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外徑的8%。
[0035]在按本發(fā)明電機的一種有利的擴展設(shè)計中，所述轉(zhuǎn)子芯的相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸為16mm至20_。在此,轉(zhuǎn)子芯的相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸優(yōu)選為18mm。這對于本文開頭所述類型的電機來說是比已知構(gòu)造方式小很多的轉(zhuǎn)子芯厚度尺寸。
[0036]通過將按照本發(fā)明的特征相結(jié)合，以驚人的方式得到所述類型的電機，其能夠在迄今不能實現(xiàn)的較小轉(zhuǎn)子芯厚度尺寸的同時實現(xiàn)較高功率和較大扭矩。在此，特殊選擇的厚度尺寸只在16至20mm時是最佳的。
[0037]按照按本發(fā)明電機的另一種有利的設(shè)計方案，所述轉(zhuǎn)子包括至少基本上呈鼓形空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸由所述轉(zhuǎn)子芯至少基本上與旋轉(zhuǎn)軸線同心地包圍。這種設(shè)計為空心軸的轉(zhuǎn)子軸優(yōu)選設(shè)計為薄壁式。轉(zhuǎn)子芯優(yōu)選安裝或者壓裝在該轉(zhuǎn)子軸上。由此在總體上形成構(gòu)造簡單、穩(wěn)定、重量較小并且所占體積較小的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并且由此形成設(shè)計具有這種轉(zhuǎn)子的電機。
[0038]按照按本發(fā)明電機的前述設(shè)計方案，尤其可以在轉(zhuǎn)子內(nèi)部，即轉(zhuǎn)子軸內(nèi)獲得附加的結(jié)構(gòu)空間。因此按照本發(fā)明的一種優(yōu)選擴展設(shè)計，所述至少基本上呈鼓形空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子軸設(shè)計用于容納至少一個與所述電機耦連的構(gòu)件，尤其是用于容納借助所述電機運行的驅(qū)動裝置的驅(qū)動構(gòu)件。
[0039]因此，在按照本發(fā)明這種擴展設(shè)計設(shè)計的轉(zhuǎn)子的內(nèi)部獲得的結(jié)構(gòu)空間有利地充分用于與該電機共同作用的構(gòu)件或者由電機運行的電動驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)元件，由此對于整個驅(qū)動裝置得到緊湊、堅固且重量較小的結(jié)構(gòu)。
[0040]這樣設(shè)計的驅(qū)動裝置優(yōu)選可使用在機動車中，尤其是電動汽車結(jié)構(gòu)中，特別是混合動力車結(jié)構(gòu)中。有利地，聯(lián)軸器設(shè)備可以節(jié)約空間和重量地布置在空心軸內(nèi)。由此形成緊湊、堅固但卻較輕的構(gòu)造方式，這對于電動車輛是有意義而優(yōu)選的。
[0041]本文開頭所述的技術(shù)問題還通過一種轉(zhuǎn)子解決，其用于前述按照本發(fā)明方式和其有利和優(yōu)選的設(shè)計方案和擴展設(shè)計的電機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]在附圖中示出并且在以下詳細闡述本發(fā)明的實施例。在附圖中:
[0043]圖1以示意剖視圖示出按照本發(fā)明的電機的一個例子并且
[0044]圖2示出按照圖1的電機的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0045]在圖1中用附圖標記100在沿機器旋轉(zhuǎn)軸線111方向的示意橫剖面圖中示出按照本發(fā)明電機的一個實施例。所述電機100具有環(huán)形定子101，沿其內(nèi)圓周面102在為此設(shè)計的凹槽104內(nèi)布置有多個定子繞組103。通過也稱為繞組空間的凹槽104，按照本身已知的方式沿定子101的內(nèi)圓周面102在定子101的材料內(nèi)形成齒狀極靴105 ;圍繞每個極靴105布置有定子繞組103。所述定子繞組103可通電流，優(yōu)選這樣控制所述電流，使得其產(chǎn)生沿定子101的內(nèi)圓周面102圍繞旋轉(zhuǎn)軸線111旋轉(zhuǎn)地分布的磁場。
[0046]電機100在定子101內(nèi)部具有可相對定子101圍繞旋轉(zhuǎn)軸線111旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子110，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯112。所述轉(zhuǎn)子芯112具有至少基本上呈環(huán)形的橫剖面，所述橫剖面具有圓柱形旋轉(zhuǎn)對稱地光滑的外周面113。轉(zhuǎn)子芯112以其至少基本上呈環(huán)形的橫剖面的內(nèi)圓周面支承在轉(zhuǎn)子軸114上，所述轉(zhuǎn)子軸設(shè)計為空心軸，其壁厚出于重量原因選擇得盡可能小，也就是選擇為電機預設(shè)的或者預期的機械負載所必需的那么大。由此在轉(zhuǎn)子軸114內(nèi)部形成較大的結(jié)構(gòu)空間115，所述結(jié)構(gòu)空間可以用于安裝由電機100運行的驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)元件。
[0047]在轉(zhuǎn)子芯112內(nèi)部設(shè)計有凹槽116，其中每兩個永磁體117、118彼此成對地布置為鈍角119。在此，角119以其頂點向內(nèi)地指向旋轉(zhuǎn)軸線111。兩個彼此成對布置的永磁體117,118通過連續(xù)非磁性導通的第一空間區(qū)域120相互間隔地布置。[0048]此外，轉(zhuǎn)子芯112至少在與其外周面113至少在很大程度上相鄰的第二空間區(qū)域121內(nèi)設(shè)計為至少幾乎完全連續(xù)地磁性導通。這通過以下方式實現(xiàn)，即轉(zhuǎn)子芯112在該第二空間區(qū)域內(nèi)沿圓柱形旋轉(zhuǎn)對稱地光滑的外周面113連續(xù)地由磁性導通的材料構(gòu)成。
[0049]在圖2中示出了按照圖1的電機的局部放大圖，其中，已經(jīng)描述的在圖1中示出的元件仍配有相同的附圖標記。在此，按照圖1的電機100在圖2中示出的局部包括轉(zhuǎn)子110的兩個極距。
[0050]在圖2中，在呈鈍角成對布置的永磁體117、118背離其鈍角頂點的一側(cè)布置有非磁性導通的第三空間區(qū)域122。第三空間區(qū)域122與第一空間區(qū)域120 —樣也直接與永磁體117、118鄰接。
[0051 ] 凹槽116在第一空間區(qū)域120和第三空間區(qū)域122之外還包括布置有永磁體117、118的空間區(qū)域。在此，凹槽116設(shè)計為與呈鈍角成對布置的永磁體117、118適配的角形結(jié)構(gòu)，也就是具有相同的角119。由此在永磁體117、118和凹槽116的邊緣之間形成摩擦配合的并且在永磁體117、118具有磁極的兩側(cè)上也是形狀配合的連接，通過該連接在運行中可靠地固定永磁體117、118并且能夠?qū)⒋磐◤挠来朋w117、118良好地引導進入轉(zhuǎn)子芯112的磁性導通材料中。
[0052]在所示的實施例中，第一和第三空間區(qū)域以簡單的方式設(shè)計為空氣區(qū)域。這些區(qū)域優(yōu)選可以用于引導冷卻空氣或者用于冷卻轉(zhuǎn)子芯112的其它氣體。在該實施例的變型方案中，這些區(qū)域也可以由非磁性導通的固體材料完全或者部分地加襯，或者可以將非磁性導通且優(yōu)選也不導電的流體引入該區(qū)域作為冷卻劑。
[0053]在按照所示實施例的電機的一種優(yōu)選尺寸設(shè)計中采用以下尺寸:
[0054]所述永磁體117、118彼此成對地在所述至少一個凹槽116中布置形成的角119的值在110°至170°的角度范圍內(nèi)，優(yōu)選為130°至150°，特別優(yōu)選為135°至145°，理想情況為140°。
[0055]所述轉(zhuǎn)子112具有相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線111沿徑向定向的厚度尺寸123，所述厚度尺寸與轉(zhuǎn)子芯相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外徑(在外周面113上測量)比較很小，優(yōu)選小于轉(zhuǎn)子芯112的外徑124的15%，特別優(yōu)選小于10%，最優(yōu)選小于8%。在此，轉(zhuǎn)子芯的厚度尺寸123為16mm至20mm,優(yōu)選為18mm。為此,在圖2中用附圖標記125表不外徑的一半。
[0056]永磁體117、118的極面彼此之間的間距126優(yōu)選為4.5mm至5.5mm,尤其是5mm,極面寬度127優(yōu)選為14mm至17mm,尤其是15.5mm。
[0057]在兩對永磁體117、118之間保持有對于轉(zhuǎn)子110的磁極構(gòu)造較重要的間距128，其為 5.5mm 至 7.5mm,尤其是 6.5mm。
[0058]設(shè)計為空心軸的轉(zhuǎn)子軸114的壁厚129為5mm或者更小，優(yōu)選約為3至4mm。在轉(zhuǎn)子芯112的外周面113和與永磁體117或118相鄰的第三空間區(qū)域122之間設(shè)有與轉(zhuǎn)子芯112的厚度尺寸123之比例較小的壁厚130 ;所示壁厚優(yōu)選為1.0mm至1.8mm，尤其是1.4臟。
[0059]按照前述實施例的電機優(yōu)選可以用于道路車輛的混合驅(qū)動器或者電驅(qū)動器。在此，轉(zhuǎn)子軸114內(nèi)部的結(jié)構(gòu)空間115優(yōu)選可以用于分離聯(lián)軸器。用于通過電機運行的驅(qū)動機組的其它結(jié)構(gòu)元件同樣可以安裝在該結(jié)構(gòu)空間中。在此，與轉(zhuǎn)子芯112的厚度尺寸123之比例較大的外徑124通過杠桿臂和安裝大量永磁體117、118的可能性實現(xiàn)了電機的較大扭矩和較高功率。[0060]處于永磁體117、118旁邊的第一和第三空間區(qū)域120、122(即優(yōu)選為空氣槽)既用于增大磁阻轉(zhuǎn)矩，也用于引導永磁體117、118附近的磁場線，并且因此同樣用于增大由該永磁體117、118作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
[0061]附圖標記清單
[0062]100 電機
[0063]101 定子
[0064]102定子101的內(nèi)圓周面
[0065]103定子繞組
[0066]104定子101內(nèi)的用于定子繞組103的凹槽
[0067]105 極靴
[0068]110 轉(zhuǎn)子
[0069]111旋轉(zhuǎn)軸線
[0070]112轉(zhuǎn)子芯
[0071]113轉(zhuǎn)子芯112的外周面
[0072]114轉(zhuǎn)子軸
[0073]115轉(zhuǎn)子軸114內(nèi)部的結(jié)構(gòu)空間
[0074]116 凹槽
[0075]117永磁體
[0076]118永磁體
[0077]119永磁體117和118之間的鈍角
[0078]120永磁體117和118之間的第一空間區(qū)域
[0079]121與外周面113相鄰的第二空間區(qū)域
[0080]122與永磁體117或者118相鄰的第三空間區(qū)域
[0081]123轉(zhuǎn)子芯112的厚度尺寸
[0082]124轉(zhuǎn)子芯112的外徑
[0083]125轉(zhuǎn)子芯112外徑的一半
[0084]126永磁體117、118的極面間距
[0085]127永磁體117、118的極面寬度
[0086]128兩個永磁體對117、118的間距
[0087]129轉(zhuǎn)子軸114的壁厚
【權(quán)利要求】
1.一種電機(100),包括 基本上呈環(huán)形的定子(101)，沿所述定子的內(nèi)圓周(102)布置有至少一個定子繞組(103)，和 基本上布置在定子(101)內(nèi)的能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(111)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(110)，所述轉(zhuǎn)子具有至少基本上呈環(huán)形的磁性導通的轉(zhuǎn)子芯(112)， 其中，所述轉(zhuǎn)子芯(112)具有至少幾乎圓柱形地旋轉(zhuǎn)對稱地光滑的外周面(113)， 在轉(zhuǎn)子芯(112)中設(shè)有至少一個凹槽(116)并且 在所述至少一個凹槽(116)的至少一個中，永磁體(117、118)彼此成對地以頂點向內(nèi)地朝旋轉(zhuǎn)軸線定向的鈍角(119)地布置并且通過連續(xù)非磁性導通的第一空間區(qū)域(120)彼此間隔開并且 所述轉(zhuǎn)子芯(112)此外至少在與其外周面(113)至少在很大程度上相鄰的第二空間區(qū)域(121)內(nèi)設(shè)計為至少幾乎完全磁性導通。
2.按權(quán)利要求1所述的電機(100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(110)在所述至少一個凹槽(116)的至少幾乎每一個中均具有永磁體(117、118)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的電機(100)，其特征在于，與所述至少一對成鈍角布置的永磁體(117、118)中的至少一對永磁體(117、118)遠離其鈍角頂點的一側(cè)毗鄰地布置有至少一個非磁性導通的第三空間區(qū)域(122)。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的電機(100)，其特征在于，所述至少一個凹槽(116)設(shè)計為具有與所述至少一對呈鈍角布置的永磁體(117、118)適配的角形結(jié)構(gòu)。
5.按權(quán)利要求3或權(quán)利要求3和4所述的電機(100)，其特征在于，所述至少一個非磁性導通的第一和/或第三空間區(qū)域(120;122)的至少一個設(shè)計為空氣區(qū)域。
6.按權(quán)利要求3或權(quán)利要求3和4所述的電機(100)，其特征在于，所述至少一個非磁性導通的第一和/或第三空間區(qū)域(120 ；122)的至少一個至少部分地用非磁性導通的固態(tài)和/或液態(tài)的材料填充。
7.按前述權(quán)利要求之一或多項所述的電機(100)，其特征在于，所述永磁體(117、118)彼此成對地在所述至少一個凹槽(116)中布置形成的頂點向內(nèi)地朝旋轉(zhuǎn)軸線定向的鈍角(119)的值在110°至170°的角度范圍內(nèi)，優(yōu)選為130°至150°，特別優(yōu)選為135°至145。。
8.按前述權(quán)利要求之一或多項所述的電機(100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(112)具有相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸(123)，所述厚度尺寸與轉(zhuǎn)子芯(112)相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外徑(124)之比例小，所述厚度尺寸(123)優(yōu)選小于轉(zhuǎn)子芯(112)的外徑(124)的15%，特別優(yōu)選小于轉(zhuǎn)子芯(112)的外徑(124)的10%，最優(yōu)選小于轉(zhuǎn)子芯(112)的外徑(124)的 8%。
9.按權(quán)利要求8所述的電機(100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子芯(112)的相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向定向的厚度尺寸(123)為16mm至20mm,優(yōu)選為18mm。
10.按前述權(quán)利要求之一或多項所述的電機(100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(110)包括至少基本上呈鼓形空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子軸(114)，所述轉(zhuǎn)子軸由所述轉(zhuǎn)子芯(112)至少基本上與旋轉(zhuǎn)軸線同心地包圍。
11.按權(quán)利要求所述的電機(100)，其特征在于，所述至少基本上呈鼓形空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子軸(114)設(shè)計用于容納至少一個與所述電機(100)耦連的構(gòu)件，尤其是用于容納借助所述電機(100)運行的驅(qū)動裝置的驅(qū)動構(gòu)件。
12.一種用于按前述權(quán)利要求之一或多 項所述的電機(100)的轉(zhuǎn)子(110)。
【文檔編號】H02K1/27GK103812248SQ201310548401
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月10日
【發(fā)明者】G.斯托爾, V.喬基克 申請人:大眾汽車有限公司