CN101379676A - 电机 - Google Patents

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CN101379676A CNA2007800041495A CN200780004149A CN101379676A CN 101379676 A CN101379676 A CN 101379676A CN A2007800041495 A CNA2007800041495 A CN A2007800041495A CN 200780004149 A CN200780004149 A CN 200780004149A CN 101379676 A CN101379676 A CN 101379676A
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J·朱纳克
G·奥姆巴赫
A·阿克瓦
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
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    • H—ELECTRICITY
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种具有定子(3)和转子(2)以及多个永久磁体(6)的电机(1)。为了能使用方形的永久磁体(6)而不造成功率变差，建议所述定子(3)具有多个埋入凹处(7)中的方形的永久磁体(6)，所述永久磁体的轴向长度(8)大于所述定子(3)的轴向长度(4)。

Description

电机
技术领域
本发明涉及一种具有定子和转子的电机。本发明尤其涉及一种带电刷的直流电机，其中定子具有永久磁体。
背景技术
由于其更好的磁特性，经常使用稀土磁体来代替铁氧体磁体作为永久磁体。为了获得尽可能小的电机体积，已知使用外罩状(弧形)的稀土磁体。该稀土磁体通常直接固定在直流电机的磁轭上，例如借助于粘合连接或夹紧连接。
经常使用方形(砖形)的稀土磁体来代替外罩状的稀土磁体用于便宜的、电机体积不具有如此大的作用的解决方案。然而使用方形的稀土磁体对于磁通量在电机中的分布具有负面影响，也就是说会导致漏磁的提高并且由此导致电机扭矩的减小。
发明内容
因此，本发明的任务是找到一种解决方案，在该解决方案中可以在电机的定子中使用方形的磁体，而不会导致功率变差。
该任务通过按权利要求1所述的具有转子和定子的电机得到解决。据此，定子具有多个埋入凹处中的方形的永久磁体，这些永久磁体的轴向长度大于定子的轴向长度。
本发明的核心思想是使用埋入凹处中的轴向突出超过定子的方形的永久磁体。换句话说，该永久磁体具有突出部。该突出部引起沿轴向的漏磁的减少。通过通路的最优化，可以在使用便宜的方形的永久磁体的情况下获得与使用相同体积的外罩状的磁体时相同的功率。这意味着，对于高要求的扭矩不必动用昂贵的外罩形状。
本发明的优选设计方案在从属权利要求中进行说明。
按本发明的一种优选的实施方式，电机是一种带电刷的直流电机。本发明的优点在这种情况下特别明显地显现出来。本发明尤其适合于具有比直径短的定子长度的直流电机。
按本发明的直流电机特别有利地用在汽车中，因为在那里考虑尽可能小的结构空间具有特别重要的意义。
按本发明的另一种优选的实施方式，永久磁体在两侧突出超过定子。为了获得磁通量的特别有利的分布，优选选择对称的布置，也就是说该突出部在定子的两侧大小相同。
按本发明的另一种优选的实施方式，定子具有和永久磁体的数量相应的数量的极靴，这些极靴分别通过两个接片与磁轭相连接并且在自身与所述磁轭之间构成用于接纳永久磁体的凹处。所述接片的厚度优选如此小，从而刚好保证这种结构的机械强度。由此可以将漏磁损失降低到最小程度。换句话说，将极靴和磁轭构造成一体的。
所述凹处在此优选沿轴向方向从定子的一侧延伸到该定子的对置的一侧，并且关于相应的极靴对称。由此以结构上简单的方式方法形成用于永久磁体的接纳口，该接纳口同时实现了磁通量的有利的分布。
按本发明的另一种优选的实施方式，所述极靴的指向转子的方向的内轮廓在所述定子和转子之间构成基本上恒定的气隙。这通过极靴特殊的形状实现。
所述方形的永久磁体的边缘到转子的较大的间距通过所述极靴的形状得到补偿，也就是说，所述极靴的厚度在这些区域中明显大于在所述极靴的中心区域中。
所述方形的永久磁体到转子的间距在极靴的中心区域中也就是在永久磁体中心的区域中是最小的。换句话说，极靴的厚度在永久磁体的中心处是最小的。极靴的厚度在永久磁体的中心处优选如此小，从而刚好保证这种结构的机械强度。通过在中心区域中减小极靴的厚度实现漏磁的减少，该漏磁从转子的绕组通过极靴延伸。
定子的按本发明的实施方式的一个大优点是该实施方式与类似的具有弧形的永久磁体的设计相比不会导致电机直径的显著增大。该实施方式同时保证去磁力在磁体上更均匀的分布，也就是说与具有外罩形磁体的布置相比用本发明可以使用具有较差的材料特性的永久磁体，尤其是具有较小的矫顽磁场强度HcJ值的永久磁体。
按本发明的另一种优选的实施方式，定子包括叠片组。该叠片组具有大量分层的冲裁的叠片。这些定子叠片彼此间例如通过焊接或夹子或者说拉杆保持在一起，它们在所述定子叠片组的槽中延伸。如此选择各个定子叠片的形状，从而在安装的状态中获得上面所描述的通过接片与磁轭连接的极靴，并且由此获得用于容纳永久磁体的凹处。
按本发明的另一种优选的实施方式，转子和定子基本上具有相同的长度。如果由冲裁的叠片将转子和定子制成叠片组，那么该制造过程实施起来会特别有效并且节省材料。此外，从电的或者说磁的方面来看由此获得了优点。
按本发明的另一种优选的实施方式，所述永久磁体是稀土磁体，该稀土磁体与铁氧体磁体相比具有改善的磁特性。由于更高的剩磁可以获得更高的磁场强度，从而可以整体更小地设计电机的尺寸。在此，由稀土磁性材料例如塑料复合的材料制成的磁体理解为稀土磁体。
附图说明
下面借助于实施例对本发明进行说明，所述实施例则借助于附图得到详细解释。在此在简化的示意图中示出:
图1是按本发明的具有定子和转子的直流电机的正视图；
图2是图1中直流电机的具有极靴的磁轭的一部分的侧视图；
图3是图1中直流电机的具有嵌入的永久磁体的定子的透视图；以及
图4是图3中定子的另一个透视图。
具体实施方式
按本发明的带电刷的直流电机1具有相同轴向长度4的转子2和定子3。在此，该长度4比直流电机1的直径小。所述转子2在所述定子3的内部围绕着旋转轴线5旋转。所述转子2具有绕组(未示出)，该绕组由直流电源通过电刷(二者均未示出)来供电。该绕组位于轴向槽27中，这些轴向槽布置在转子2的轮齿26之间。
所述定子3主要包括叠片组，该叠片组则具有大量冲裁的叠片(未单个绘出)，这些叠片彼此间通过拉杆(同样没有绘出)保持在一起。如此选择各个定子叠片的形状，从而在安装的(分层的)状态中获得以下所说明的定子设计。
定子3具有四个方形的永久磁体6，这些永久磁体6埋入所述定子3的凹处7中并且形成四极的磁性装置。四个定子极在此彼此错开90°。永久磁体6是在径向方向上磁化的比如NeFeB基或SmCo基的稀土磁体。
按本发明，该永久磁体6的轴向长度8大于定子3的轴向长度4。这意味着，该永久磁体6沿轴向方向9具有突出部11。在此，该永久磁体6在两侧突出超过定子3。该突出部11在定子3的两侧14，15是相同大小的并且分别为永久磁体6的总长度的5％左右。
所述定子3具有四个极靴12，所述极靴12分别通过两个接片13与磁轭16相连接并且在自身与所述磁轭16之间构成用于接纳永久磁体6的凹处7。所述接片13的厚度在此如此小，从而刚好保证这种结构的机械强度。为了得到基本上方形的凹处7，所述磁轭16在所述定子3的这些区段中直线延伸。
所述凹处7在此沿轴向方向9从所述定子3的一侧14延伸到该定子3的对置的一侧15，并且关于相应的极靴12对称。这意味着，凹处中心17以及由此保持在凹处7中的永久磁体6的中心18也对应于相应的极靴12的中心19。
所述极靴12的指向转子2的方向的内轮廓21在所述定子3和转子2之间构成尽可能狭窄的气隙22。该气隙22具有基本上恒定的宽度，在现有情况下大约1.3毫米。换句话说，从所述极靴12的内轮廓21到转子2的间距基本上是恒定的。
所述极靴12的径向厚度24在所述中心17、18、19处是最小的。由此在这个区域中，从所述方形的永久磁体6到转子2的间距也最小。所述极靴12在所述中心17、18、19处的径向厚度24在此如此小，从而刚好保证这种结构的机械强度。
所述方形的永久磁体6的边缘23到转子2的较大的间距通过所述极靴12的形状得到补偿。所述极靴12的径向厚度25在这些区域中明显大于在所述极靴12的中心区域中，从而到所述转子2的间距用铁材料来搭接。由此保证磁通量不受干扰和由此更高的电机转矩。在此径向厚度并且由此所述永久磁体6到转子2的间距从所述极靴12的中心区域到边缘区域是连续变化的。
所描述的实施例为便宜的方形的埋入的稀土永久磁体提供直流电机1的相对于现有技术在结构尺寸比较小的情况下显著提高的电机功率，方法是该永久磁体6具有轴向的突出部11，并且同时减小极靴12的中心区域19中的径向厚度23。永久磁体6的突出部11和极靴12特殊的形状都确保减少漏磁损失并且以组合形式保证明显改善的电机功率。

Claims (10)

1.具有转子(2)和定子(3)的电机(1)，其特征在于，所述定子(3)具有多个埋入凹处(7)中的方形的永久磁体(6)，所述永久磁体的轴向长度(8)大于所述定子(3)的轴向长度(4)。
2.按权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机是带电刷的直流电机。
3.按权利要求1或2所述的电机(1)，其特征在于，所述永久磁体(6)在两侧突出超过定子(3)。
4.按权利要求1到3中任一项所述的电机(1)，其特征在于，所述定子(3)具有和永久磁体(6)的数量相应数量的极靴(12)，所述极靴分别通过两个接片(13)与磁轭(16)相连接并且在自身与所述磁轭(16)之间构成用于接纳永久磁体(6)的凹处(7)。
5.按权利要求4所述的电机(1)，其特征在于，所述极靴(12)的指向转子(2)的方向的内轮廓(21)在所述定子(3)和转子(2)之间构成基本上恒定的气隙(22)。
6.按权利要求4或5所述的电机(1)，其特征在于，构造所述极靴(12)，使得从永久磁体(6)到转子(2)的间距在永久磁体中心(18)的区域内是最小的。
7.按权利要求6所述的电机(1)，其特征在于，所述极靴(12)的厚度(24)在永久磁体(6)的中心(18)处的大小刚好还保证这种结构的机械强度。
8.按权利要求1到7中任一项所述的电机(1)，其特征在于，所述定子(3)包括叠片组。
9.按权利要求1到8中任一项所述的电机(1)，其特征在于，所述转子(2)和定子(3)基本上具有相同的长度(4)。
10.按权利要求1到9中任一项所述的电机(1)，其特征在于，所述永久磁体(6)是稀土磁体。
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