用于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件以及一種具有定子和轉(zhuǎn)子的電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中從根本上公知許多類(lèi)屬的、具有以轉(zhuǎn)子的形式存在的可運(yùn)動(dòng)單元的電機(jī)，所以不需要特別的文件證明。在旋轉(zhuǎn)式的電機(jī)中，一般都設(shè)計(jì)有一個(gè)定子，該定子通常提供基本上為圓形的開(kāi)口用來(lái)容納構(gòu)造成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。在開(kāi)口中可旋轉(zhuǎn)地支撐布置轉(zhuǎn)子，其中，在轉(zhuǎn)子和定子之間形成氣隙。
[0003]此外還有用于線性運(yùn)行的電機(jī)，其中，定子至少部分地沿著用于構(gòu)造成轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)線路或運(yùn)動(dòng)曲線構(gòu)成。轉(zhuǎn)換器與定子處于相互作用狀態(tài)并且沿著運(yùn)動(dòng)線路或運(yùn)動(dòng)曲線可運(yùn)動(dòng)地布置。轉(zhuǎn)換器可以借助受控的磁力作用沿著定子或運(yùn)動(dòng)線路運(yùn)動(dòng)。
[0004]本公開(kāi)文本意義內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件據(jù)此是一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的單元，它在旋轉(zhuǎn)式的電機(jī)中以轉(zhuǎn)子的形式構(gòu)成，并且在用于線性運(yùn)行的電機(jī)中構(gòu)造成轉(zhuǎn)換器。定子通常相對(duì)于某個(gè)裝置或者與地面相連的基座位置固定地布置。在車(chē)輛中，定子例如可以與底盤(pán)、車(chē)架或者類(lèi)似物相連，其中，位置固定要理解為相對(duì)于這個(gè)裝置或基座而言。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)部件相對(duì)于定子構(gòu)成可運(yùn)動(dòng)的單元。
[0005]特別是在被設(shè)計(jì)用作扭矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)式電機(jī)中，包括在用于直接驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合的線性電動(dòng)機(jī)中，經(jīng)常會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)部件中使用永磁體。為了能夠產(chǎn)生理想大小的力作用，這類(lèi)磁體通常是燒結(jié)的稀土磁體。由于這類(lèi)磁體的成本很高，因此這類(lèi)機(jī)器只有在這種投資的理由十分充分的特別情況下才被使用。然而許多本來(lái)同樣適合使用這種機(jī)器的應(yīng)用場(chǎng)合卻由于成本太高沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。因此需要有替選方案，特別是代替昂貴的稀土磁體，例如NdFeB燒結(jié)磁體。
[0006]—種方案設(shè)計(jì)的是，用鐵磁體代替這種磁體。在這種情況下表明，鐵磁體相對(duì)于稀土磁體具有小得多的能量密度，也就是說(shuō)提供更小的磁通量，并且-例如由于所需的大尺寸-在常見(jiàn)的構(gòu)造中無(wú)法實(shí)際地使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，其中，昂貴的稀土磁鐵可以被鐵磁體取代，與此同時(shí)要基本上保持住這個(gè)電機(jī)的工作能力。
[0008]作為解決方案，本發(fā)明建議了一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，它具有由多個(gè)在運(yùn)動(dòng)方向上彼此相鄰布置的模塊件構(gòu)成的模塊式構(gòu)造，其中，每個(gè)模塊件都具有至少一個(gè)磁體和至少一個(gè)鐵磁性的極靴，并且磁體的極在轉(zhuǎn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向上取向。
[0009]電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、特別是運(yùn)動(dòng)能(電動(dòng)機(jī)運(yùn)行)并且/或者將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電機(jī)運(yùn)行)的裝置。
[0010]旋轉(zhuǎn)式電機(jī)是這樣一種電機(jī)，其中，定子提供一個(gè)通常為圓形的開(kāi)口，在該開(kāi)口中可旋轉(zhuǎn)地支承布置有轉(zhuǎn)動(dòng)部件。與轉(zhuǎn)動(dòng)部件不同，定子抗扭地布置，因此，定子例如與像基座或者類(lèi)似物的底座相連，使得它通常不會(huì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，電機(jī)并且因此還有定子當(dāng)然可以移動(dòng)地布置，例如布置在車(chē)輛或類(lèi)似物上。
[0011]定子和轉(zhuǎn)子借助磁通鏈接，由此在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生力作用，它相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)著轉(zhuǎn)子，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)將輸送給轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。為了這個(gè)目的，定子和轉(zhuǎn)子分別具有由電流流過(guò)的繞組。在定子或者轉(zhuǎn)動(dòng)部件中，繞組也可以由永磁體構(gòu)成或者由其來(lái)補(bǔ)充。這種類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)例如有三相電機(jī)，三相電機(jī)連接在多相的、特別是三相的電網(wǎng)上，如帶有或者不帶有阻尼籠的異步電機(jī)、同步電機(jī)或者類(lèi)似物。但是也可以是直流電機(jī)，例如旁通電機(jī)、串聯(lián)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，和/或類(lèi)似物。
[0012]通過(guò)本發(fā)明首先使得電機(jī)可以裝配永磁激勵(lì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，該轉(zhuǎn)動(dòng)部件不僅可以裝配稀土磁體，而且此外還可以裝配作為代替的磁體，如鐵磁體或類(lèi)似物，其中，與此同時(shí)，可以達(dá)到使用稀土磁體時(shí)公知的大規(guī)模的力作用。這主要由此得以實(shí)現(xiàn)，即，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，磁體的極不再在氣隙的方向上取向，而是橫向于氣隙，也就是說(shuō)，平行于轉(zhuǎn)動(dòng)部件的朝向電機(jī)的定子的表面。借助極靴實(shí)現(xiàn)的是，由磁體提供的磁通被轉(zhuǎn)向定子的方向。因此，這種構(gòu)造使得幾乎任意尺寸的磁體都能夠集成到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件中。由此實(shí)現(xiàn)一種可能性，也可以使用相比稀土磁體更弱的磁體，特別是鐵磁體，其中，同時(shí)可以基本上保持住電機(jī)的有關(guān)功率方面的性能。
[0013]為了這個(gè)目的，轉(zhuǎn)動(dòng)部件具有模塊式的構(gòu)造，這種構(gòu)造包括多個(gè)在圓周方向上彼此相鄰布置的模塊件。優(yōu)選地，在每個(gè)模塊件中，為磁體的每個(gè)極都至少分配了一個(gè)自有的極靴。模塊件可以提供成可以單個(gè)操作的組塊，這些組塊為了構(gòu)造轉(zhuǎn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)方向上相互連接。模塊件此外在制造技術(shù)方面還可以有利地大批量生產(chǎn)，并且根據(jù)需要特別是個(gè)別地集中構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)部件。這使得在轉(zhuǎn)動(dòng)部件的制造方面可以有很高的靈活性。由此可以針對(duì)客戶的解決方案?jìng)€(gè)別地做出反應(yīng)。這表明了為什么磁體尺寸方面的自由度相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)可以明顯增大。
[0014]于是，即使在使用鐵磁體的情況下也可以實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中否則只能用稀土磁體才能達(dá)到的通量密度。此外，本發(fā)明還使得可以在同時(shí)使用稀土磁體時(shí)達(dá)到相比迄今的現(xiàn)有技術(shù)在通常情況下能達(dá)到的明顯更高的通量密度。由此可以實(shí)現(xiàn)非常緊湊的、并且功率高的電機(jī)。
[0015]磁體可以機(jī)械地構(gòu)造成方形、棒，特別是圓棒、這些的組合或者類(lèi)似物。通常磁體的磁極在磁體的相對(duì)置的端部上構(gòu)成。
[0016]磁體可以由像氧化鐵或者類(lèi)似物的鐵素材料。它們不僅可以構(gòu)造成不添加稀土的鐵磁體，也可以構(gòu)造成昂貴的LaCo3鐵素體。后者使得更高的力密度成為可能。這些磁體在裝配前就已經(jīng)可以被磁化。但是，它們此外也可以在裝配好轉(zhuǎn)動(dòng)部件以后再被磁化，例如當(dāng)模塊件和/或轉(zhuǎn)子區(qū)段在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上接合或類(lèi)似物時(shí)。特別是可以在完全接合好的轉(zhuǎn)動(dòng)部件上完成這些磁體的磁化。
[0017]極靴是一種磁導(dǎo)體，優(yōu)選地由鐵磁性或軟磁性材料制成，并且由此特別適用用于引導(dǎo)磁通量。極靴可以在轉(zhuǎn)動(dòng)部件的軸向延伸上疊片地實(shí)現(xiàn)。由此使得他能夠低損耗地引導(dǎo)磁通量。特別有利的是，極靴由軟磁成分(SMC)材料構(gòu)成，由此可以在磁通量的引導(dǎo)方面實(shí)現(xiàn)特別高的效率。
[0018]根據(jù)一種構(gòu)造方案，轉(zhuǎn)動(dòng)部件具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子區(qū)段，這個(gè)轉(zhuǎn)子區(qū)段包括多個(gè)相鄰布置的模塊件。由此實(shí)現(xiàn)一種轉(zhuǎn)動(dòng)部件區(qū)段布置，其中，在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上的圓周方向上布置了合適數(shù)量的轉(zhuǎn)子區(qū)段，它們構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磁性活躍區(qū)。由此能夠以簡(jiǎn)單的方式靈活地、特別個(gè)別地設(shè)置所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件。這些轉(zhuǎn)子區(qū)段可以作為自有的構(gòu)造單元被操作。
[0019]優(yōu)選地，極靴具有用于接觸磁體的極的接觸面。由此可以盡可能無(wú)損耗地集中磁體的磁場(chǎng)，并且轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)部件的外表面，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)向電機(jī)的氣隙。
[0020]此外，極靴可以從轉(zhuǎn)動(dòng)部件的朝向電機(jī)的定子的表面開(kāi)始逐漸變細(xì)。由此可以讓極靴成本更低，并且可以節(jié)省重量。從電磁的角度來(lái)看，也就是說(shuō)極靴的整個(gè)橫截面不必越過(guò)磁體的全部極面，因?yàn)闃O靴在朝向定子的表面上要基本上引導(dǎo)磁體的全部通量，然后通量隨著進(jìn)入轉(zhuǎn)子部件的深度不斷減小而減少。離轉(zhuǎn)動(dòng)部件的朝向定子的表面越遠(yuǎn)，必須被引導(dǎo)穿過(guò)極靴的通量就越少。
[0021]此外還可以提出，極靴延伸越過(guò)這個(gè)極的接觸面的一部分。由此在轉(zhuǎn)動(dòng)部件內(nèi)制造出磁體在背離氣隙的一側(cè)上的垂懸。這減少了特別是轉(zhuǎn)動(dòng)部件內(nèi)磁體在極之間的表面上形成不希望的磁漏路徑。以這種方式可以讓磁體的磁通量在損耗非常小的情況下與定子鏈接，從而特別是在扭矩電動(dòng)機(jī)中可以實(shí)現(xiàn)高的力密度。
[0022]極靴可以具有沖壓組疊的疊片主體，其橫向于運(yùn)動(dòng)方向堆疊。由此能夠?qū)崿F(xiàn)極靴的簡(jiǎn)單構(gòu)造，這種構(gòu)造此外使得在個(gè)性化適配方面可以有很高的靈活度。沖壓組疊的疊片主體可以借助粘附連接力配合和/或形狀配合地固定在相應(yīng)的磁體上。
[0023]此外，極靴也可以由燒結(jié)體和/或非晶態(tài)金屬構(gòu)成。兩種材料都使得能夠進(jìn)一步減少極靴中的鐵損耗。
[0024]此外還可以有利地提出，極靴在定子側(cè)具有用于磁體的保持突起部，由此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)磁體的額外固定效果，并且因此總體上即使在高要求下也