CN103683537B - 具有基本部件的电机 - Google Patents

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Abstract

一种电机，包括：初级部件；次级部件，其在电机运行中通过气隙与初级部件共同作用；第一极靴，具有第一端部和第二端部，第一极靴的第二端部面对气隙；第二极靴，具有第一端部和第二端部，第二端部面对气隙；永磁体，具有从第一极靴延伸至第二极靴的磁化；其中，包括第一极靴、第二极靴和永磁体的基本部件固定在次级部件处；永磁体布置在第一极靴和第二极靴之间；永磁体具有基体，其中嵌有磁活性的材料。此外，本发明涉及电机的基本部件，电机的次级部件，机床，其包括电机，用于制造电机的基本部件的方法，在第一极靴和第二极靴之间产生永磁体，用于制造电机的次级部件的方法，基本部件固定在次级部件处，以及电机的磁活性的材料的应用。

Description

具有基本部件的电机
技术领域
本发明涉及一种电机，一种用于电机的基本部件，一种用于电机的次要部件，以及一种机床。此外，本发明还涉及一种用于制造电机的基本部件的方法，一种用于制造电机的次要部件的方法以及用于电机的磁活性的材料的应用。
背景技术
电机用于电能和机械能之间的能量转换。
因此，在极为不同的运行情况下，电机必须施加或承受力，以便完成对其所提出的要求。出现的电机的运行情况可以从电机的静止状态直至达到极高速的运动。
如果电机必须完成定位目的，例如在电机中则静止状态的运行情况可多次出现。在这种目的中，电机必须施加极大的力，以便保持在某一特定位置。
如果应该实现从第一位置到第二个位置的更快速的转换，则以极高速度的运行情况例如可以出现。
另一个运行情况的实例是，在该运行情况中可能需要高速度，也可能需要在长的时间间隔内平衡的运动。
为了使电机的空间需求保持较小，变速装置会设计得尽可能小或者没有变速装置。
由此对电机的功率特性提出了非常高的要求。
发明内容
因此，本发明的目的在于，改善电机的功率特性。
该目的通过具有本发明的电机来实现。
根据本发明的电机包括：
-初级部件；
-次级部件，其在电机运行中通过气隙与初级部件共同作用；
-第一极靴，其具有第一端部和第二端部，其中，第一极靴的第二端部面对气隙；
-第二极靴，其具有第一端部和第二端部，其中，第二极靴的第二端部面对气隙；
-永磁体，其具有从第一极靴延伸至第二极靴的磁化，
-其中，包括第一极靴、第二极靴和永磁体的基本部件固定在次级部件处，
-其中，永磁体布置在第一极靴和第二极靴之间，
-其中，永磁体具有基体，在该基体中嵌有磁活性的材料。
该目的还通过一种具有根据本发明的基本部件来实现。
根据本发明的基本部件应用于根据本发明的电机。根据本发明的基本部件包括第一极靴、第二极靴和永磁体，永磁体具有从第一极靴延伸至第二极靴的磁化，其中，永磁体布置在第一极靴和第二极靴之间，并且其中，永磁体具有基体，在基体中嵌有磁活性的材料。
该目的还通过根据本发明的次级部件来实现。
设计有根据本发明的次级部件用于根据本发明的电机。根据本发明的次级部件具有根据本发明的基本部件，该基本部件固定在次级部件处。根据本发明的基本部件包括第一极靴、第二极靴和永磁体，该永磁体具有从第一极靴延伸至第二极靴的磁化，其中，永磁体布置在第一极靴和第二极靴之间，并且其中，该永磁体具有基体，在基体中嵌有磁活性的材料。
此外，该目的通过根据本发明的机床来实现。
根据本发明的机床包括根据本发明的电机。
此外，该目的通过一种用于制造根据本发明的基本部件的方法来实现。
在用于制造根据本发明的电机的基本部件的、根据本发明的方法中，在第一极靴和第二极靴之间产生永磁体。
该目的还通过用于制造根据本发明的次级部件的方法来实现。
在用于制造根据本发明的电机的次级部件的、根据本发明的方法中，基本部件将固定在次级部件处。
此外该目的通过根据本发明的磁活性的材料的应用来实现。
根据本发明，磁活性的材料应用在根据本发明的电机中。
通过在第一极靴和第二极靴之间布置永磁体，根据本发明的电机实现该目的，该永磁体具有基体，在基体中嵌有磁活性的材料。由磁活性的材料有利地产生的磁通量大部分在第一和第二极靴的第二端部处以供使用。因此实现电机的高功率特性(Leistungsfaehigkeit)。由嵌入在基体中的磁活性的材料产生的磁通量之所以是有利的，其中一个原因在于永磁体较小的剩余的磁化改变，是由于其在一种运行情况下的热量较少，在该运行情况下，电机在更长的时间间隔内引起具有高速度的运动。
根据本发明的机器可以有利地在成本最优的批量生产中被制造。
有利地可以应用成本更有益的材料用于根据本发明的电机。
磁活性的材料是指铁磁性的或者铁磁体的材料。
在电机运行中，初级部件相对于次级部件运动，或者次级部件相对于初级部件运动，或者首要和次级部件保持在某一特定位置，以便提供力。在电机运行中，由此次级部件可通过气隙与初级部件共同作用，即初级部件具有至少一个绕组，电流可以在该绕组中流过。
这样定义基本部件的第一方向，即该方向从第一或第二极靴的第一端部出发延伸至第一或第二极靴的第二端部。这样定义基本部件的第二方向，即该方向从第一极靴出发经过永磁体延伸至第二极靴。
有利地基体可以具有电绝缘的材料，以便在运行情况下通过永磁体内的涡流达到较小的永磁体的加热，在该运行情况下，电机在更长的时间间隔内引起具有高速度的运动。电绝缘材料具有典型地可小于10-8S/m的电导率。电绝缘材料例如可以是塑料。
磁活性的材料可具有各向异性。各向异性可以是本征各向异性或者晶体的各向异性。有利地应用各向异性，以便改善很大程度地在第一极靴和第二极靴的第二端部处磁通量的产生和供应。
基体在基本部件的制造前或制造中可以以另一种形式存在。那么基体在制造前或部分地在制造中可以是粉末状的，颗粒状的或者处于粘稠状态，并且可以通过一个或多个制造步骤转变为固体形式。因此在基本部件的制造前或制造过程中简单的处理是可能的。特别是在一个或多个制造步骤中形成基体的结构，该结构导致了固体的形式。
根据本发明的基本部件除具有前述的优点外，还具有其它优点，即该基本部件可以因为其简单的结构被更为精确地制作。因此具有该基本部件的电机的功率特性的改善得以实现。
根据本发明的次级部件也具有其它的优点，即基本部件固定在次级部件处。由此次级部件可以承受在电机运行中作用于基本部件上的大的力。由此次级部件的功率特性得以改善，并且进而电机的功率特性得以改善。
根据本发明的机床也具有其它的优点，即机床包括根据本发明的电机，电机可保持工件在铣切加工中处于一个位置，并且电机在旋转加工中使工件持续地围绕旋转轴线旋转。该工件可有利地通过固定元件抗扭地与次级部件连接，使得在电机运行中，在次级部件围绕旋转轴线以一个特定的转数持续旋转时，在工件中也得到围绕旋转轴线以一个特定的转数的持续的旋转。因此，可有利地利用一个和相同的根据本发明的机器和利用一个和相同的固定装置，使得工件在铣切加工中，在大的力的作用下保持在一个位置，而在旋转加工中以高的转数产生持续的旋转运动。此外，有利地为此无需变速装置。有利地，在工件处在更长的时间间隔内能够以较高转数进行旋转加工，而不会根据本发明的电机的永磁体的加热而导致至少部分区域的永磁体磁化的不可逆的削弱，这可以引起电机的功率特性的降低。
用于制造根据本发明的电机的基本部件的、根据本发明的方法也具有其它的优点，即第一和第二极靴间永磁体的产生局限于基本部件。因此用于制造基本部件的装置可以有利地设计地较小，使得用于制造基本部件的方法可以很精确地进行。因此，基本部件或者说电机的功率特性得以改善。
用于制造根据本发明的电机的、根据本发明的方法也具有其它的优点，即第一极靴、第二极靴和永磁体作为一个单元固定在次级部件处。因此，用于制造次级部件的方法能实现次级部件或者说电机的功率特性的改善。
用于根据本发明的电机的磁活性的材料的根据本发明的应用具有其它的优点，即磁活性的材料的磁性的性质在较高程度上用于电机，并且由此电机的功率特性得以改善。
由此，根据本发明的电机的设计方案是有利的，在该设计方案中，磁活性的材料的空间比例大于基体的空间比例。由于嵌入在基体内的磁活性的材料的空间比例较大，因而达到较大的磁通量，并且由此根据本发明的电机的功率特性也得以改善。
为了实现均匀的磁通量，磁活性的材料可以均匀地分布在基体中。为此在用于制造根据本发明的电机的基本部件的根据本发明的方法中，磁活性的材料均匀地在基体中分布地与基体共同地注入工具中。因为在基体中磁活性的材料的均匀的布置在注入工具之前能被更准确地制造，所以可以实现较均匀的磁通量。
永磁体可以具有磁活性的材料，该磁活性的材料具有空间的比例60％至80％。在这个范围中，根据本发明的电机的功率特性得到有利的改善。此外，在这个范围中实现磁性材料高的空间比例，而其性质在制造永磁体的过程中不会有明显的变差。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，永磁体通过将基体与磁活性的材料一起压缩而产生。通过强烈地将基体与磁活性的材料一起压缩会实现高剩磁。基体与磁活性的材料一起这样压缩，即实现磁通量的这样的提高，即永磁体具有高剩磁。
压缩例如可以通过挤压造型(compression molding)实现。
永磁体可以通过从具有基体和磁活性的材料的体积中将基体与磁活性的材料一起压缩而产生，其中，该体积比由永磁体形成的体积大1.3至2个因子。通过以这样的比例将基体与磁活性的材料一起压缩优选的可以实现高剩磁，还可以实现在永磁体中的高的矫顽磁场强度。
在用于制造根据本发明的基本部件的根据本发明的方法中，压缩可在第三方向进行，其横向于，特别是垂直于基本部件的第一和第二方向延伸。因为根据本发明的电机具有根据本发明的基本部件，基本部件在第三方向中通常在第一和第二极靴的构造中具有微小的改变，则可以通过冲具(Stempel)来达到均匀地将基体和磁活性的材料一起压缩。由此，磁活性的材料可较好地均匀分布在基体中。
在用于制造根据本发明的基本部件的方法中，可将第一和第二极靴插入工具中，使得在第一和第二极靴中形成空腔。接着可将基体和磁活性的材料压缩入空腔中。第一和第二极靴能有利地保护工具不受基体和磁活性的材料的损伤。在将基体和磁活性的材料一起压缩的过程中，工具将保持在一个经过提高的温度，一般使得压缩更容易。
用于制造根据本发明的基本部件的方法有利地可以具有以下的步骤：
-基体在呈粉末状，颗粒状或粘稠状时与磁活性的材料一起注入工具中，其中，第一和第二极靴位于工具中。
-基体和磁活性的材料一起将以1.3至2的因子被压缩，其中，该工具具有处于加工范围之内的温度。
-在工具处产生外部的磁场，该磁场从第一极靴指向第二极靴。
-在施加外部的磁场之后在一段特定的时间段经过之后，工具的温度将会降低，从而使温度低于加工范围。
-在工具冷却到剩余温度后，关闭外部的磁场。
基体和磁活性的材料在注入工具前，可以在温度范围之内加热至注入温度，基体在该温度范围中具有粘稠的状态。基体的粘稠的状态特征在于，即基体是有流动能力的。磁活性的材料优选地可以具有磁活性的部分，其在注入温度时只能被很小程度地压缩。
当基体以粉末状注入工具中时，可以不必在注入工具前对其进行加热，或者稍微加热至在加工范围之下的温度即可。
有利地对于根据本发明的电机，以1.3至2的系数进行压缩可以通过范围在5至11t/cm2的压强实现。
当基体接触第一和第二极靴时，工具需至少加热至处于加工范围内的温度并且保持在该温度。外部的磁场可以这样施加在工具处，即，该外部的磁场均匀地流经第一和第二极靴间的空腔，从而使得磁活性的材料很大程度上在一个方向上指向，其引起在第一和第二极靴的第二端部处的高的通量。
加工范围可以是100℃至150℃。在该范围中，磁活性的材料的高矫顽性质的改变不及烧结磁活性的材料情况下的改变大。利用普遍的烧结方法制造永磁体时温度往往需达到1000℃。在根据本发明的基本部件中，磁活性的材料、特别是稀土元素的性质可以在根据本发明的制造中在100℃至150℃的加工范围内被有利地使用。
工具温度冷却至剩余温度后，基体的结构已经形成，其导致机体的固体的形状。基体具有这样的固体的形状，即磁活性的材料在电机运行时也固定在基体中。为此特别是在基本部件的制造之后，基体的结构具有化学的连接(chemische Verbindungen)，其在注入工具之后在加热情况下在基体中形成。
如果基体具有塑料，在工具冷却至剩余温度后塑料会硬化。
基体可以具有塑料，该塑料在制造前可以是另一种形式如化合物复合物或混合物，特别是粉末状，颗粒状或者粘稠的状态。化合物或混合物将通过化合或塑料预加工针对性地对于制造和应用根据本发明的基本部件而言进行预加工。
硬化后，永磁体可以利用外部的磁场再磁化。这又一次提高了磁性的性质，例如剩磁通量密度。再磁化可利用4.5T的磁通密度来进行。再磁化可以利用外部的磁场来进行，该外部的磁场在工具处产生。由此就不需要附加的用于再磁化的装置。
基体可以具有热固性塑料。热固性塑料能实现基体和磁活性的材料一起的有利的压缩，尤其是通过挤压造型来压缩。热固性塑料硬化后在电机运行中在经过提高的温度时具有高的机械的稳定性，使得在电机运行中，磁活性的材料固定在永磁体内部的基体中在其位置中，以便产生大的磁通量。
基体在注入工具前可作为粉末来提供，其中混有磁活性的材料。由此可以达到基体与磁活性的材料一起的均匀的压缩，这能实现根据本发明的电机的功率特性的改善。
磁活性的材料可以具有表面，该表面包括可以与基体形成材料配合的连接的材料。这进一步改善了基体与嵌入的磁活性的材料一起的压缩。
如果磁活性的材料具有各向异性，特别是具有本征的各向异性和/或晶体的各向异性，那么只要基体呈现粉末状、颗粒状或粘稠状态，即尚未凝固时，基体中的磁活性的材料就会沿着由外部的磁场预定的从优磁化方向指向。那么，各向异性可以被有利地使用，以便改善很大程度上在第一和第二极靴的第二端部处的磁通量的产生和供应。
在根据本发明的电机的另一有利的设计方案中，磁活性的材料具有铁氧体或属于稀土的化学元素。磁活性的材料例如可以具有钐钴合金或者钕铁硼合金。由此可使铁氧体、稀土元素、钐钴合金或钕铁硼合金的磁性的性质得到有利的使用。由此根据本发明的电机的功率特性可以得到改善。
在根据本发明的电机的另一有利的设计方案中，磁活性的材料具有颗粒，该颗粒具有氧化层和磁活性的部分，其中，颗粒的磁活性的部分至少部分地由该氧化层包围。有利地，氧化层减少涡流，涡流可以由于两个颗粒接触而在两个颗粒之间或在多个颗粒之间流动。由此特别是也在一个设计方案中改善了根据本发明的电机的功率特性，在该设计方案中永磁体通过将基体和磁活性的材料一起压缩而产生。
当根据本发明的电机处于高基频率运行时，根据本发明的设计方案可有利地在根据本发明的电机中改善功率特性。高基频时，根据本发明的电机的功率特性较少强烈地由于高基频的涡流而减少。
基频是极对数与电机转数的乘积。
根据本发明的电机可以具有齿绕线圈绕组作为绕组。由于电机的根据本发明的实施也可以在此有利地降低涡流并且由此改善功率特性。
如果根据本发明的电机的磁活性的材料根据先前描述的有利的设计方案具有铁氧体或属于稀土的化学元素、或钐钴合金或钕铁硼合金，那么磁活性的部分有利地具有铁氧体或属于稀土的化学元素、或钐钴合金或钕铁硼合金。
在根据本发明的电机的另一有利的设计方案中，永磁体将基本部件的第一部分和基本部件的第二部分彼此分开，其中，第一极靴具有第一区域，该第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，并且第二极靴具有第二区域，该第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2。由此，由磁活性的材料产生的磁通量将很大程度上在第一和第二极靴的第二端部处以供使用。由此根据本发明的电机的功率特性得以改善。在铁氧体中磁性的导磁系数具有4至15000之间的数值，并且在铁磁材料中导磁系数具有300至600000之间的数值。
第一和第二极靴的第二端部可以与磁性的导磁系数具有μr<2、特别是μr≈1的材料连接。有利地这能实现在第一和第二极靴的第二端部处的漏磁通量的减少。在装入工具前，有利地具有导磁系数μr<2、特别是μr≈1的材料已经将第一和第二极靴连接。这有助于第一和第二极靴在工具中处于确定的位置，这改善了根据本发明的电机的功率特性。
永磁体可将基本部件的另外的第一区域和基本部件的另外的第二区域彼此分开，其中，第一极靴具有另外的第一区域，该另外的第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，第二极靴具有另外的第二区域，该另外的第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2。这能实现第一区域和另外的第一区域或第二区域和另外的第二区域通过具有高电阻的绝缘层加以分开，这导致在根据本发明的电机的运行时这些区域之间的涡流的减少。根据本发明的电机的功率特性因此得以改善。
第一和第二极靴可以由有镀层的铁磁性薄板、特别是电工钢片形成。铁磁性的薄板、特别是电工钢片可设有绝缘层，这导致涡流的减少。根据本发明的电机的功率特性可以由此得以改善。第一极靴的铁磁性的薄板、特别是电工钢片可以在此形成第一区域和另外的第一区域。第二极靴的铁磁性的薄板、特别是电工钢片可以在此形成第二区域和另外的第二区域。
次级部件、特别是载体可以由机械稳定的材料制成，次级部件具有用于将基本部件固定在次级部件处的该载体，该机械稳定的材料例如像奥氏体不锈钢、铝或者纤维复合材料那样具有磁性的导磁系数μr<2、特别是μr≈1。有利地这能实现在次级部件中、尤其是在载体中的漏磁通量的减少。机械稳定的材料构成的载体将基本部件与次级部件机械稳定地连接。由此能实现根据本发明的电机的功率特性，这是因为次级部件处的基本部件即使在电机运行时也可以保持在相对于次级部件的定义的位置中。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，永磁体具有与第一极靴的第一接触面，并且永磁体具有与第二极靴的第二接触面。那么磁通量在短的路径上从永磁体引至第一和第二极靴中。那么改善了在第一极靴的第二端部处的和第二极靴的第二端部处的磁通量的高的供应。由此根据本发明的马达的根据本发明的电机的功率特性得以改善。
第一接触面可以直接在第一区域处接触第一极靴，并且第二接触面可以直接在第二区域处接触第二极靴。由此，由永磁体产生的磁通量在短的路径上引至第一区域中或至第二区域中。
如果在用于制造根据本发明的基本部件的方法中永磁体通过将基体和磁活性的材料一起压缩而产生，那么有利地可以产生永磁体和第一极靴的第一区域的大的接触面以及永磁体和第二极靴的第二区域的大的接触面。永磁体产生的磁通量将会很大程度上从永磁体引至第一或第二极靴中。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，第一极靴通过第一连接件与永磁体连接。第一连接件保证了永磁体产生的磁通量在短的路径上引至第一极靴中。这改善了根据本发明的电机的功率特性。
第一连接件可将第一极靴和永磁体这样连接，即在电机运行中可以减少由于平行于第一接触面的分力而引起的永磁体的移动。这改善了根据本发明的电机的功率特性，因为即使在对根据本发明的电机有高要求时，永磁体和第一极靴之间的接触面积也保持不变。
第一连接件可以这样设计，即其防止由于垂直于第一接触面的分力而引起的永磁体的移动。由此可以实现在根据本发明的电机运行时，磁通量在短的路径上从永磁体到达至第一极靴中。
第一极靴与永磁体可以通过第一连接件力传递地连接。即使在根据本发明的电机的运行中在永磁体中材料移位时，力传递的连接能实现永磁体和第一极靴之间的连接，该连接能实现将由永磁体产生的磁通量在短的路径上引至第一极靴中。
第一极靴与永磁体可以通过第一连接件形状配合地连接。永磁体可以具有用于第一连接件的配合件，其中，第一极靴通过配对物和第一连接件之间的形状配合的连接与永磁体连接。有利地在产生永磁体时，形状配合的连接被建立。
第一极靴与永磁体可以通过第一连接件材料配合地连接。有利地在产生永磁体时可实现材料配合的连接。为此，第一极靴在第一接触面处或者另外的表面处可以配备胶黏剂，胶黏剂与第一极靴形成材料配合的连接，并且胶黏剂与基体和/或磁活性的材料形成材料配合的连接。材料配合的连接可以通过注入温度的影响受到加强。
第二极靴可以像对于第一极靴的描述那样通过第二连接件有利地与永磁体连接。
第一极靴可以具有组件，其一体地与第一连接件连接。由此，第一连接件可通过简单的方式在制造该组件时产生。
这个组件可以是薄板。在这个薄板处可以非常精确地制造第一连接件。
第一连接件可以是第一极靴的第一和一个第二组件之间的间隙。那么在产生永磁体时，可将基体和磁活性的材料灌入间隙中并使其固化。由此有利地产生第一连接件，该第一连接件能实现由永磁体产生的磁通量在短的路径上引至极靴中。
有利地，第一连接件可以具有薄板的绝缘层。在产生永磁体期间，有利地在基体或磁活性的材料与绝缘层的材料之间可以产生材料配合的连接。
第一极靴的第一连接件和第二极靴的第二连接件的连接可以有利地通过磁活性的材料以材料配合的方式改善，特别是当通过将基体和磁活性的材料一起压缩来产生永磁体时。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，至少一个第二基本部件固定在次级部件处，该第二基本部件包括另外的第一极靴、另外的第二极靴和另外的永磁体，其中，另外的第一极靴沿着第二极靴从第二极靴的第一端部延伸至第二极靴的第二端部，其中，另外的永磁体具有从另外的第二极靴延伸至另外的第一极靴的磁化。由此有利地通过永磁体和另外的永磁体产生的磁通量在很大程度上较好地在第二极靴的第二端部处和另外的第一极靴的第二端部处以供使用。由此根据本发明的电机的功率特性得以改善。
另外的第一极靴和第二极靴的第二端部的面直接彼此连接在直接相邻的位置处并且朝向永磁体和另外的永磁体倾斜，该面是线性彼此不相关的、特别是垂直于由第一方向和第二方向形成的面，使得另外的第一极靴和第二极靴的第二端部的面在理想情况下形成连贯面，该连贯面这样弯曲，即该面朝向永磁体和另外的永磁体倾斜。这样，因为第二极靴和第一极靴之间过渡的构造中而导致的齿槽力矩将保持较小。
根据本发明的电机可以具有另外的基本部件，其固定在次级部件处，并且与基本部件和第二基本部件彼此连接排列地沿着次级部件延伸。由此，沿着次级部件的空间可被很大程度上利用，以便产生磁通量并且该磁通量很大程度上在基本部件的、第二基本部件的以及另外的基本部件的极靴的第二端部处以供使用。由此改善了根据本发明的电机的功率特性。
在用于制造根据本发明的基本部件的方法中，利用根据本发明的方法制造的基本部件的偏差将由该方法，特别是通过工具的尺寸而确定。特别的是，基本部件的偏差不受第一极靴和/或第二极靴尺寸的偏差的影响，特别是不受第一极靴和/或第二极靴在第二方向上尺寸的偏差的影响。
固定在次级部件处的基本部件可以在第二方向上具有偏差，偏差可由用于制造根据本发明的基本部件的方法以及工具确定。在工具中，永磁体产生于第一和第二极靴之间，这能实现基本部件的极其准确的制造，特别涉及到在第二方向上的尺寸。由此根据本发明的电机的功率特性得以改善。基本部件的偏差，特别是在第二方向上，那么彼此可以是小于0.6mm。
基本部件可沿着次级部件这样布置，即在第一基本部件的极靴和第二基本部件的极靴之间延伸出小于0.6mm的缝隙。这可以通过根据本发明的基本部件的非常准确的制造来实现。由此，根据本发明的电机的功率特性得以改善。
次级部件可以具有用于将基本部件固定在次级部件处的载体，其中，基本部件填充了载体和气隙之间的空间。该空间特别通过依赖于制造的永磁体和极靴之间的紧密连接而被有利地填充。由此载体和气隙间的空间将完全被利用于根据本发明的电机的功率特性。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，次级部件具有载体，该载体具有圆柱形的基本形状，其中，基本部件固定在载体处，其中，圆柱形的基本形状的罩面的面法线从第一极靴的第一端部延伸至第一极靴的第二端部。对根据本发明的基本部件的非常精确的制造能实现，将基本部件同心地布置在圆柱形的基本形状的罩面上，其中，基本部件间的缝隙具有非常小的尺寸。由此环绕罩面的空间较大程度上实现了用于通过永磁体产生磁通量并且使磁通量较大程度上提供在基本部件的极靴处。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，电机为力矩马达。通过基本部件，磁通量较大程度上在第一和第二极靴的第二端部处以供使用，其路径经过气隙和初级部件在短的路径上闭合。由此就会产生高的力密度，其在力矩马达中被用于大的旋转力矩。在液体冷却的力矩马达中，力密度范围可在5至20N/cm2。力密度被理解为由电机提供的力相对于次级部件的限制了气隙的表面。
特别地，在根据本发明的力矩马达中，在高基频时高的力密度较少强烈地由于永磁体的涡流或热量而减少。故不仅可将力矩马达用于定位目的，也可用于需高转数的目的，而不引起力矩马达的力密度及功率特性的变差。因此，在基频50Hz至2kHz范围内时，可以有利地使用力矩马达。
在根据本发明的电机的另一个有利的设计方案中，磁活性的材料在浓缩中不包括化学元素、特别是稀土元素，这对于减少磁活性的材料在烧结过程中的高矫顽磁功率特性是必要的。
在根据发明的对磁活性的材料的应用中，将不进行烧结，使得磁活性的材料对于在根据本发明的电机或者根据本发明的基本部件中的应用不是必要的。
在制造磁活性的材料时，尤其是在制造根据本发明的基本部件之前或其中，不必主动添加化学元素、特别是稀土元素。特别地，不必往磁活性的材料中添加镝，以便减少由于烧结过程高矫顽磁功率特性的降低。根据本发明的电机的功率特性因此有利地予以改善，具有的优点在于能节省镝的费用。
磁活性的材料可以是粉末状或具有颗粒。因此，磁活性的材料可被加工成任何一种形状。如上文所述，有利地颗粒可以具有氧化层。
有利地颗粒可以具有附加的由塑料构成的涂层。如果基体具有热固性塑料，则塑料有利地是热固性塑料。
磁活性的材料可以与基体的一种或各种组成部分以粉末状混合。由此在根据本发明的基本部件的制造中，提供仅仅少量的或者不提供其它的材料用于永磁体。如果磁活性的材料与基体的一种或各种组成部分以粉末状混合，那么磁活性的材料在永磁体中更加均匀的分布也得以改善。
磁活性的材料的颗粒具有表面，其至少部分地具有相互作用层，该相互作用层与基体相互作用。此外，这可以改善对基体和磁活性的材料的压缩。
附图说明
本发明的上文所描述的性质、特征和优点以及如何实现其的方式方法将在下文通过附图的详细的实施例描述得更为清楚，更易于理解地进行阐述。附图示出：
图1是基本部件的实施例，
图2是沿着图1的II-II线的截面图，
图3是图2的放大的局部图，
图4是用于制造基本部件的设备的实施例，
图5是沿着图4中的V-V线的截面图，
图6是磁活性的材料的实施例，
图7是电机的实施例。
具体实施方式
图1示出了用于电机的基本部件11的实施例。基本部件11包括第一极靴4、第二极靴7和永磁体10。永磁体10具有从第一极靴4延伸至第二极靴7的磁化，其中，永磁体10布置在第一极靴4和第二极靴7之间。永磁体10具有基体13，在基体中嵌有磁活性的材料14。第一极靴4具有第一端部5和第二端部6。第二极靴7具有第一端部8和第二端部9。开口34有利地能实现在第一极靴4和第二极靴7的第二端部6，9处的漏磁通量的减少。在另一个实施例中，可以借助非磁性的焊缝、例如NiCr封闭开口34。
第一极靴4通过第一连接件18与永磁体10连接。第一连接件18呈T形的，并且由此减少在具有基本部件11的电机运行中由于平行于第一接触面16的分力而造成的永磁体10的移动。由于第一连接件18呈T型，也阻碍了因垂直于第一接触面16的分力而引起的永磁体10的移动。这是由于，即第一连接件18是T形的，其也防止了由于垂直于第一接触面16的分力而引起的永磁体10的移动。第一极靴4具有另外的连接件19，该连接件由于其与永磁体10为形状配合，在电机运行中，故主要减少了由于平行于第一接触面16的分力而引起的永磁体10的移动。第二极靴7具有第二连接件10和另外的连接件21。连接件20，21的作用类似于第一极靴4的连接件。
基本部件11在第一极靴4和第二极靴7处具有凹槽15，其可以用于将基本部件11固定在次级部件上。
图2示出沿着图1中II-II线的基本部件的截面图。第一极靴4由材电工钢片制成，其通过冲压堆叠(Stanzpaketieren)堆叠成板叠。在电工钢片之间有绝缘层23，其利用高电阻隔开作为第一区域、另外的第一区域和第二区域或者另外的第二区域的电工钢片，其导磁系数μr>2，这导致在具有基本部件11的电机的运行中这些区域之间的涡流的减少。第一极靴4的电工钢片中的一个是第一组件22。电工钢片中的第二个是第二组件25。由此在第一组件22和第二组件25之间存在绝缘层23。第一组件22一体地与第一连接件18，19连接。第二极靴7的构造类似于第一极靴4。因为第一极靴4和第二极靴7的电工钢片是铁磁性的，例如像第一组件22，其具有导磁系数μr，该值为300至600000。
永磁体10的第一接触面16直接接触第一极靴4的电工钢片，例如第一组件22。永磁体10的第二接触面17直接接触第二极靴7。
图3示出图2的放大的局部图。图2示出，附加的第一连接件是处于第一极靴的第一组件22和第二组件25之间的间隙24。在产生永磁体时，将基体13与磁活性的材料14一起灌入间隙24并且凝固。此外，在产生永磁体10期间，在基体13或磁活性的材料14与绝缘层23的材料之间产生材料配合的连接。
图4示出用于制造基本部件的设备60的实施例。在用于制造基本部件11的方法的实施例中，第一极靴4和第二极靴7装入工具30中。工具30具有第一突起53、第二突起54和第三突起55。三个突起53，54和55能实现精确地将第一和第二极靴4和7装入工具30中并精确地固定其位置。第一极靴4、第二极靴7和工具30这样形成一个空腔32，即，该空腔可以填充基体13和磁活性的材料14，从而使得基体13硬化后永磁体10可被精确地产生，连同其第一和第二接触面16和17。工具30的第三突起55造成在基本部件11处的开口34。开口34在极靴4，7的第二端部6，9处将第一与第二区域隔开，或将另外的第一与另外的第二区域隔开。基体13为环氧树脂，磁活性的材料14包括钕铁硼合金，这两者在注入工具30前需加热至注入温度，约150℃，在此温度时，基体13呈现粘稠状态。将第一极靴4和第二极靴7装入工具30后，粘稠状态的基体13将与磁活性的材料14一起注入工具30中。紧接着基体13与磁活性的材料14一起将以1.3至2的系数被压缩。
图5示出图4的设备60沿着V-V线的截面图。设备60具有至少一个冲具35，其在方向33上从第一位置37进入第二位置39。在此基体13与磁活性的材料14一起将以系数1.3至2被压缩。只要基体13处于粘稠状态，在工具30处就需施加具有方向31的外部的磁场，从而使外部的磁场从第一极靴4指向第二极靴7。在注入基体13和磁活性的材料14期间，工具30的温度需至少保持在80和160℃之间，从而使基体13保持粘稠状态。由此，可使得磁活性的材料14在基体13中沿着由外部的磁场预定的方向指向。施加外部的磁场之后在经过特定的时间段后，磁活性的材料14在从优磁化方向上指向，使得可降低工具的温度。工具30的温度冷却至剩余温度后，关闭外部的磁场。紧接着，基本部件11的永磁体10将通过施加同样具有方向31的外部的磁场而附加地被磁化。用于磁化(aufmagnetisieren)永磁体10的外部的磁场约比在工具30处压缩基体13和磁活性的材料14的外部的磁场高2个系数。用于附加磁化的外部的磁场的磁通量密度可达4.5特斯拉。
图6示出磁活性的材料14的实施例，其中，代表性地示出两个颗粒41，其包括磁活性的材料14。颗粒41具有磁活性的部分42和氧化层43。氧化层43包围颗粒41的磁活性的部分42。有利地氧化层43有助于涡流的减少，其由于两个颗粒接触而在两个或多个颗粒间流动。由此在理想情况下，涡流44仅限于颗粒41的内部。如果氧化层43仅部分地包围颗粒41的磁活性的部分42，那么，两个或多个颗粒之间的涡流至少可以被降低。颗粒41由相互作用层45至少部分地包围。层45由树脂组成，该树脂与基体13一起在温度的作用下形成材料配合的连接。
图7示出电机1的实施例，该电机是力矩马达。为了清晰，在图7中并非所有元件都配有参考标号。这可以参阅图1的关于这些元件的参考标号。力矩马达包括初级部件2和次级部件3，次级部件是转子。在力矩马达运行中，次级部件3与初级部件2通过气隙12共同作用，从而使次级部件3围绕旋转轴线111旋转。此外，力矩马达具有第一极靴4，其具有第一端部5和第二端部6，其中，第二端部6面对气隙12。此外，力矩马达具有第二极靴7，其具有第一端部8和第二端部9，其中，第二端部9面对气隙12。此外，力矩马达具有永磁体10，该永磁体具有从第一极靴4延伸至第二极靴7的磁化。基本部件11固定在次级部件3处，该基本部件包括第一极靴4、第二极靴7和永磁体10，其中，永磁体10布置在第一极靴4和第二极靴7之间。永磁体10具有基体13，在该基体中嵌有磁活性的材料14。
初级部件2具有74个齿61，在齿处分别固定有绕组61，其是齿绕线圈绕组。图7示例性地在三个齿62上示出绕组61。
次级部件3具有载体50，其具有圆柱形的基本形状，其中，基本部件固定在次级部件3处，该基本部件包括第一极靴4、第二极靴7和永磁体10。在此，圆柱形的基本形状的罩面52的面法线51从第一极靴4的第一端部5延伸至第一极靴4的第二端部6。载体50由具有导磁系数μr≈1的材料构成。载体50由铝、一种坚固的奥氏体不锈钢、一种纤维复合材料或一种其他的磁性但不导电的机械稳定的材料构成。若需减轻次级部件3的重量则使用材料铝或者纤维复合材料。
图7的电机1由50个基本部件11组成，其同心地布置在圆柱形的基本形状的罩面上并且固定在次级部件3处，特别是在载体50处。50个基本部件11也旋转对称地布置在圆柱形的基本形状的罩面上。
另外的第一极靴63和第二极靴7在其第二端部的直接相邻部位处比在其靠永磁体10或另外的永磁体64较近的第二端部处更加延伸至气隙12。在图1的基本部件11处第二极靴7的直接相邻的部位36设有参考标号。图1中第二极靴7的靠永磁体10较近的部位38也设有附图标记。
机床的实施例包括电机1，如图7所示。工件通过一个固定元件与次级部件3抗扭地连接，使得在次级部件3围绕旋转轴线111以一定转速持续旋转时，工件也可实现围绕旋转轴线以一定转数持续旋转做旋转加工，其中，工件的外边缘处的加工部位可以以持续的圆周速度，例如至少15m/s，绕旋转轴线111旋转。在此，至少15m/s的持续的圆周速度的旋转加工可维持一段较长时间段，从至少30秒至若干分钟。
尽管该发明通过优选的实施例细节性地详尽地予以阐述和示出，本发明不仅局限于所公开的实例中，并且专业人员可以从中推导出其它的变体，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种电机(1)，包括：
-初级部件(2)；
-次级部件(3)，所述次级部件在所述电机(1)运行中通过气隙(12)与所述初级部件(2)共同作用；
-第一极靴(4)，所述第一极靴具有第一端部(5)和第二端部(6)，所述第一极靴(4)的所述第二端部(6)面对所述气隙(12)；
-第二极靴(7)，所述第二极靴具有第一端部(8)和第二端部(9)，所述第二端部(9)面对所述气隙(12)；
-永磁体(10)，所述永磁体具有从所述第一极靴(4)延伸至所述第二极靴(7)的磁化；
-其中，包括所述第一极靴(4)、所述第二极靴(7)和所述永磁体(10)的基本部件(11)固定在所述次级部件(3)处，
-其中，所述永磁体(10)布置在所述第一极靴(4)和所述第二极靴(7)之间，
-其中，所述永磁体(10)具有基体(13)，在所述基体中嵌有磁活性的材料(14)，
其中，在所述第一极靴和所述第二极靴之间生成所述永磁体，
其特征在于，
其中，所述永磁体(10)将所述基本部件(11)的第一区域和所述基本部件(11)的第二区域彼此分开，其中，所述第一极靴(4)具有所述第一区域，所述第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，所述第二极靴(7)具有所述第二区域，所述第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，
其中，每个极靴具有连接，该连接突入到所述永磁体中并且将每个极靴与所述永磁体连接，从而防止所述永磁体相对于与每个极靴平行和与每个极靴垂直的极靴移动，
其中，所述第一极靴的连接和所述第二极靴的连接在垂直方向上相对的定位，并且其中每个所述第一极靴和所述第二极靴包含T形的连接和笔直垂直的连接，
其中，所述第一极靴包括第一组件(22)和第二组件(25)，其中，在所述第一组件和所述第二组件之间形成绝缘层(23)，其中，在所述第一组件和第二组件之间存在间隙(24)，使得在所述永磁体(10)与所述绝缘层(23)之间产生材料配合连接。
2.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，磁活性的所述材料(14)的空间的比例大于所述基体(13)的空间的比例。
3.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，磁活性的所述材料(14)包括颗粒(41)，所述颗粒具有氧化层(43)和磁活性的部分(42)，其中，所述颗粒(41)的所述磁活性的部分(42)至少部分地由所述氧化层(43)包围。
4.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述永磁体(10)具有与所述第一极靴(4)的第一接触面(16)，所述永磁体(10)具有与所述第二极靴(7)的第二接触面(17)。
5.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述第一极靴(4)通过第一连接件(18，19，24)与所述永磁体(10)连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其中，至少一个第二基本部件固定在所述次级部件(3)处，所述第二基本部件包括另外的第一极靴(63)、另外的第二极靴(65)和另外的永磁体(64)，其中，所述另外的第一极靴(63)沿着所述第二极靴(7)从所述第二极靴(7)的所述第一端部(8)延伸至所述第二极靴(7)的所述第二端部(9)，其中，所述另外的永磁体(64)具有从所述另外的第二极靴(65)延伸至所述另外的第一极靴(63)的磁化。
7.根据权利要求1所述的电机(1)，
-其中，所述次级部件(3)具有载体(50)，所述载体具有圆柱形的基本形状，
-其中，所述基本部件(11)固定在所述载体(50)处，
-其中，所述圆柱形的基本形状的罩面(52)的法线(51)从所述第一极靴(4)的所述第一端部(5)延伸至所述第一极靴(4)的所述第二端部(6)。
8.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述电机(1)为力矩马达。
9.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)的基本部件(11)，
其中，所述基本部件(11)包括第一极靴(4)、第二极靴(7)以及永磁体(10)，
所述永磁体(10)布置在所述第一极靴(4)和所述第二极靴(7)之间，
所述永磁体(10)具有基体(13)，在所述基体中嵌有磁活性的材料(14)，
其中，在所述第一极靴和所述第二极靴之间生成所述永磁体，
其中，所述永磁体(10)将所述基本部件(11)的第一区域和所述基本部件(11)的第二区域彼此分开，其中，所述第一极靴(4)具有所述第一区域，所述第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，所述第二极靴(7)具有所述第二区域，所述第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，
其中，每个极靴具有连接，该连接突入到所述永磁体中并且将每个极靴与所述永磁体连接，从而防止所述永磁体相对于与每个极靴平行和与每个极靴垂直的极靴移动，
其中，所述第一极靴的连接和所述第二极靴的连接在垂直方向上相对的定位，并且其中每个所述第一极靴和所述第二极靴包含T形的连接和笔直垂直的连接，
其中，所述第一极靴包括第一组件(22)和第二组件(25)，其中，在所述第一组件和所述第二组件之间形成绝缘层(23)，其中，在所述第一组件和第二组件之间存在间隙(24)，使得在所述永磁体(10)与所述绝缘层(23)之间产生材料配合连接。
10.一种用于根据权利要求1至8中任一项所述的电机(1)的次级部件(3)，
基本部件(11)，该基本部件包括第一极靴(4)、第二极靴(7)以及永磁体(10)，该基本部件固定至所述次级部件，
永磁体(10)布置在所述第一极靴(4)和所述第二极靴(7)之间，永磁体(10)具有基体(13)，在所述基体中嵌有磁活性的材料(14)，其中，在所述第一极靴和所述第二极靴之间生成所述永磁体，
其中，所述永磁体(10)将所述基本部件(11)的第一区域和所述基本部件(11)的第二区域彼此分开，其中，所述第一极靴(4)具有所述第一区域，所述第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，所述第二极靴(7)具有所述第二区域，所述第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，
其中，每个极靴具有连接，该连接突入到所述永磁体中并且将每个极靴与所述永磁体连接，从而防止所述永磁体相对于与每个极靴平行和与每个极靴垂直的极靴移动，
其中，所述第一极靴的连接和所述第二极靴的连接在垂直方向上相对的定位，并且其中每个所述第一极靴和所述第二极靴包含T形的连接和笔直垂直的连接，
其中，所述第一极靴包括第一组件(22)和第二组件(25)，其中，在所述第一组件和所述第二组件之间形成绝缘层(23)，其中，在所述第一组件和第二组件之间存在间隙(24)，使得在所述永磁体(10)与所述绝缘层(23)之间产生材料配合连接。
11.一种机床，包括根据权利要求1至8中任一项所述的电机(1)。
12.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电机(1)的基本部件(11)的方法，其中在所述第一极靴(4)和所述第二极靴(7)之间产生所述永磁体(10)，其中，所述第一极靴(4)和所述第二极靴(7)之间的永磁体的产生局限于所述基本部件，其中，所述永磁体(10)将所述基本部件(11)的第一区域和所述基本部件(11)的第二区域彼此分开，其中，所述第一极靴(4)具有所述第一区域，所述第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，所述第二极靴(7)具有所述第二区域，所述第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，其中，每个极靴具有连接，该连接突入到所述永磁体中并且将每个极靴与所述永磁体连接，从而防止所述永磁体相对于与每个极靴平行和与每个极靴垂直的极靴移动，其中，所述第一极靴的连接和所述第二极靴的连接在垂直方向上相对的定位，并且其中每个所述第一极靴和所述第二极靴包含T形的连接和笔直垂直的连接，其中，所述第一极靴包括第一组件(22)和第二组件(25)，其中，在所述第一组件和所述第二组件之间形成绝缘层(23)，其中，在所述第一组件和第二组件之间存在间隙(24)，使得在所述永磁体(10)与所述绝缘层(23)之间产生材料配合连接。
13.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电机(1)的次级部件(3)的方法，其中所述基本部件(11)固定在所述次级部件(3)处作为一个单元，并且至少第二基本部件固定在所述次级部件(3)处作为一个单元，其中，在所述第一极靴和所述第二极靴之间生成所述永磁体，其中，所述永磁体(10)将所述基本部件(11)的第一区域和所述基本部件(11)的第二区域彼此分开，其中，所述第一极靴(4)具有所述第一区域，所述第一区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，所述第二极靴(7)具有所述第二区域，所述第二区域具有软磁性质并且导磁系数μr>2，其中，每个极靴具有连接，该连接突入到所述永磁体中并且将每个极靴与所述永磁体连接，从而防止所述永磁体相对于与每个极靴平行和与每个极靴垂直的极靴移动，其中，所述第一极靴的连接和所述第二极靴的连接在垂直方向上相对的定位，并且其中每个所述第一极靴和所述第二极靴包含T形的连接和笔直垂直的连接，其中，所述第一极靴包括第一组件(22)和第二组件(25)，其中，在所述第一组件和所述第二组件之间形成绝缘层(23)，其中，在所述第一组件和第二组件之间存在间隙(24)，使得在所述永磁体(10)与所述绝缘层(23)之间产生材料配合连接。
14.一种用于根据权利要求1至8和11中任一项所述的电机(1)的磁活性的材料(14)的应用。
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