CN103580423B - 永磁激励的同步电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种永磁激励的同步电机的转子，具有：轴，轴围绕轴线转动；具有轴向分层结构的板叠，分层结构的相应平面垂直于轴线定向，和其中板叠具有至少两个几何形状不同设计的层，其中一个层（RB1）设有第一叠片，第一叠片至少在外圆周上具有封闭的外轮廓并且另一层（RB2）设有多个、特别是同类型的叠片区段，其中在板叠的轴向走向中设有各个层（RB1，RB2）的可预先给定的分层结构；板叠中的轴向走向的袋形构造，其由在层（RB2）的叠片区段之间的空隙以及径向地在层（RB1）的外轮廓内的缺口形成；在袋形构造中的永磁体，其中至少在层（RB2）的轴向部段中在相邻的叠片区段与永磁体之间存在径向延伸的缝隙，缝隙设有粘合剂。

Description

永磁激励的同步电机的转子
技术领域
本发明涉及一种永磁激励的同步电机的转子，具有：轴和轴线；具有轴向分层结构的板叠，其相应平面垂直于轴线定向；和具有至少两个几何形状不同设计的层，其中转子在为此设置的袋形构造中具有永磁体。
背景技术
永磁激励的同步电机在其转子之中或之上具有永磁体。在此存在多种不同可能性以在转子之中或之上设置永磁体。特别当永磁体应被布置在转子内时，需要固定这种永磁体。
因此由WO 2010/006737已知了，在转子中设置磁体。
在前述实施方式中不利之处在于，制造过程相对复杂且转子的结构呈现出漏磁较多的布置。这导致同步电机的效率损失。
发明内容
由此出发，本发明的目的是，实现一种用于永磁激励的同步电机的转子，该转子相对漏磁较少并且仍然能容易且耐用地制成。
所提出的目的通过一种永磁激励的同步电机的转子来实现，具有：
-轴，该轴围绕轴线转动；
-具有轴向分层结构的板叠，该分层结构的相应平面垂直于轴线定向，和其中板叠具有至少两个几何形状不同设计的层，其中一个层设有第一叠片，该第一叠片至少在外圆周上具有封闭的外轮廓并且另一层设有多个、特别是同类型的叠片区段，其中在板叠的轴向走向中设有各个层的可预先给定的分层结构（Schichtung）；
-板叠中的轴向走向的袋形构造，该袋形构造由在层的叠片区段之间的空隙以及径向地在层的外轮廓内部的缺口形成；
-在该袋形构造中的永磁体，其中至少在层的轴向部段中在相邻的叠片区段与永磁体之间存在径向延伸的缝隙，该缝隙设有粘合剂。
通过转子的根据本发明的设计方案现在将永磁体在其轴向走向的袋形构造内在可预先给定的位置上与轴和/或相邻叠片粘合在一起。根据本发明的结构在轴向方向上观察具有相对于叠片的总数而言相对较少的接片，该接片仅在叠片中设有封闭的轮廓，这种结构实现了转子的漏磁少的构造。利用根据本发明的转子构造可以制造相对转矩更强的同步电机。此外可以通过根据本发明的结构也确保同步电机的高转速，该结构也能经受住在此存在的离心力负荷。
此外特别有利的是，通过转子的现在根据本发明的结构也得到相对更有利于自动化和安装的转子构造。为了进一步提高袋形构造内的永磁体强度，特别在叠片区段的轴向部段与轴之间设有切向的粘合缝隙。因此现在既能在永磁体的侧面又能在径向永磁体下方进行粘合。
这种切向的粘合缝隙可以以有利的方式也通过布置在轴与板叠之间的基本上为圆柱形的套筒构成。在此，套筒现在与轴抗扭地连接并且板叠和其叠片一起被定位在该套筒上。在此特别是叠片为了将板叠定位和固定在为此设置的狭槽中的目的而被推到套筒上。因此，除了径向走向的粘合缝隙之外还同样得出切向的粘合缝隙。
在一个特别有利的设计方案中，永磁体在通量集中方向上布置在转子之中，这从技术角度而言仅当转子具有极数2p>10时才有意义。这样才能形成通量集中部（Flusskonzentration）。
圆柱形套筒的周面有利地具有轴向地和在圆周方向上走向的接片。因此，通过装配转子构成所需的粘合缝隙。
通量集中部优选地由此实现，即永磁体具有梯形的横截面。该横截面的较窄侧在此要么指向转子外轮廓的方向要么指向轴的方向。
同样当然可以在相应地设计的袋形构造中装入具有矩形横截面的永磁体。
为了对粘合缝隙加以限制，作为可替换的实施例在轴上设有沿圆周方向走向的环形槽，该环形槽因此同样在永磁体与轴之间限制切向的粘合缝隙。
转子的结构构造尤其适用于优选地在通量集中方向上布置的铁氧体磁体。根据本发明在此现在实现了电动发电机的气隙中的与稀土磁体类似的通量密度（Flussliniendichte），而不必忍受在电机的转速和效率方面的损失。
附图说明
由原理性示出的实施例进一步说明本发明以及本发明的有利的设计方案。图中示出：
图1至图6示出转子的不同实施方式的部分透视图，
图7在纵截面图中示出永磁激励的同步电机的原理性构造，
图8示出转子的横截面。
具体实施方式
图1在部分透视图中示出轴4，在该轴上轴向分层地布置有叠片RB1和RB2。在此，叠片RB1不仅在其外轮廓6中而且也在其内轮廓14中被封闭。也就是说，转子1的板叠2的该层包含一体形成的叠片。板叠2的下一层在圆周方向上观察具有多个叠片区段RB2。轴向在后面的层同样设计。在圆周方向上观察，现在形成了轴向走向的极，其中在叠片区段之间设计有轴向走向的袋形构造并且永磁体位于其中。永磁体5通过叠片RB1的接片14在RB2的叠片区段的区域中与轴4间隔开。
因此在那里形成了被限制的粘合缝隙8，其为了将永磁体5固定在袋形构造中而填充有合适的粘合剂。粘合缝隙8的径向高度通过接片14的径向高度来确定。不取决于叠片RB1和RB2，整个板叠2的外轮廓在磁极的区域中都是相同的。
永磁体5如在该视图中所示出地那样横截面设计为梯形，因此以特别有利的方式得出在转子1的根据本发明设计的板叠中的通量集中部。
在转子1的板叠2中以有利的方式不仅板叠的第一叠片而且板叠的最后的叠片都设有RB1叠片。该构造用于实现板叠2的紧凑性。
在相同的实施方式中，图1现在示出，除了在叠片RB2与永磁体5之间的径向的粘合缝隙3之外也径向地在永磁体5下方在永磁体5与轴4之间构成切向的粘合缝隙8。在该视图以及图2中可特别良好地看出，板叠2仅通过叠片RB1与轴4有接触。
在另一个未详细示出的实施方式中，转子1的板叠2也是可设想的，其中轴向分层由分别一体形成的叠片实现。对于每个板叠2而言在此设置两个几何形状不同的叠片类型。其中之一在其外轮廓上具有封闭的接片，而另一个叠片仅仅在其内轮廓上具有封闭的接片。通过这两个一体形成的叠片类型的可预定的分层，因此同样实现将轴向走向的袋形构造安装在永磁体5中。在此，粘合缝隙8现在在具有封闭的外轮廓的叠片与轴4之间实现。
图3示出另一个实施例，其中特别在轴4与板叠2之间设有套筒9，该套筒如也在图4中能更准确地看到地那样提供了在永磁体5与轴4之间的切向的粘合缝隙。套筒9在此特别由轴向走向的接片11和沿圆周方向走向的接片12形成。有利地，叠片RB1和叠片区段RB2在此被固定和定位在狭槽10中的轴向接片11上。在该实施方式中，叠片RB1仅在其外轮廓上具有机械连接部-也就是说接片7。
接片7和套筒9的接片12的轴向间距可以是相同的，但是根据转子构造的需要可调整。接片12在其轴向间距和其径向高度方面都可根据用于永磁体5的必需的粘合剂量来测定。
接片7的轴向间距还根据需要的离心力负荷来测定。
在根据图5的另一个实施方式中，现在切向的粘合缝隙8由此实现，即轴4具有环形槽13，使得永磁体5现在抵靠在轴4的保留的接片16上。因此分区段地形成切向的粘合缝隙8。否则板叠2的构造与根据图3和4的实施方式的构造不同。
这种转子1对于具有相对较高转速的永磁激励的同步电机22而言是特别有利的。此外这种永磁激励的同步电机22也可以应用于牵引车辆、例如轨道车辆或电动车辆中。
这种例如根据图7的永磁激励的同步电机22具有定子17，在该定子的槽中布置有绕组系统19。在永磁激励的同步电机22运行时，通过定子17与转子1的电磁交替作用，通过气隙21驱动轴4或者说产生电能。轴4在此通过轴承20支承在壳体18上。
图8在横截面中示出具有十二个极的转子1，其中永磁体5布置在通量集中部中。转子1的外轮廓在此这样设计，即得出气隙区域的几乎正弦形的曲线。这由此实现，即在极的区域中气隙21具有和在永磁体5的区域中的情况相比较小的径向尺寸。
在此有利的是，气隙21在极中央具有最小的径向尺寸，而径向间距朝向极边缘增大。

Claims (15)

1.一种永磁激励的同步电机(22)的转子(1)，具有：
-轴(4)，所述轴围绕轴线(15)转动；
-具有轴向分层结构的板叠(2)，所述分层结构的相应平面垂直于所述轴线(15)定向，和其中所述板叠(2)具有至少两个几何形状不同设计的层，其中第一层(RB1)设有第一叠片，所述第一叠片至少在外圆周上具有封闭的外轮廓(6)并且第二层(RB2)设有多个同样的叠片区段，其中在所述板叠(2)的轴向走向中设有所述第一层(RB1)和所述第二层(RB2)的分层结构；
-所述板叠(2)中的轴向走向的袋形构造，所述袋形构造由在所述第二层(RB2)的叠片区段之间的空隙以及径向地在所述第一层(RB1)的所述外轮廓(6)内部的缺口形成；
-在所述袋形构造中的永磁体(5)，其特征在于，
其中至少在所述第二层(RB2)的轴向部段中在相邻的叠片区段与所述永磁体(5)之间构成径向延伸的缝隙(3)，所述缝隙设有粘合剂，在所述板叠(2)与所述轴(4)之间设有为圆柱形的套筒(9)，所述套筒的外罩面具有径向地处于所述永磁体(5)下方的至少分区段的缺口，所述缺口用作为在所述永磁体与所述轴(4)之间的切向的粘合缝隙(8)。
2.根据权利要求1所述的转子(1)，其特征在于，切向的粘合缝隙(8)在所述永磁体(5)与所述轴(4)之间在所述第二层(RB2)的轴向部段中延伸。
3.根据权利要求1所述的转子(1)，其特征在于，所述套筒(9)由接片构成，所述接片在轴向方向上和在圆周方向上延伸。
4.根据权利要求3所述的转子(1)，其特征在于，所述套筒(9)在所述套筒的轴向延伸的所述接片(11)上至少分别具有用于固定所述第一叠片的狭槽(10)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述永磁体(5)布置在通量集中部中，并且所述转子(1)至少具有极数2p>10。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述永磁体(5)具有梯形的横截面。
7.根据权利要求5所述的转子(1)，其特征在于，所述永磁体(5)具有梯形的横截面。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述第一层(RB1)叠片具有内轮廓(14)，所述内轮廓抵靠在所述轴(4)或套筒(9)上并且因此形成在圆周方向上观察封闭的袋形构造。
9.根据权利要求7所述的转子(1)，其特征在于，所述第一层(RB1)叠片具有内轮廓(14)，所述内轮廓抵靠在所述轴(4)或套筒(9)上并且因此形成在圆周方向上观察封闭的袋形构造。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述轴(4)在所述叠片区段的轴向区域中具有环形槽，以提供切向的粘合缝隙(8)。
11.根据权利要求9所述的转子(1)，其特征在于，所述轴(4)在所述叠片区段的轴向区域中具有环形槽，以提供切向的粘合缝隙(8)。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述永磁体(5)是硬铁氧体。
13.根据权利要求11所述的转子(1)，其特征在于，所述永磁体(5)是硬铁氧体。
14.一种永磁激励的同步电机(22)，具有根据权利要求1-13中任一项所述的转子(1)。
15.一种电驱动车辆，具有至少一个根据权利要求14所述的永磁激励的同步电机(22)。
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