CN104521110A - 电机的具有固持装置和永磁体的元件,具有至少一个元件的构件以及电机 - Google Patents

Abstract

根据本发明提出电机的元件，所述元件具有固持装置和至少一个沿着电机的环周方向磁化的永磁体，所述固持装置具有第一端面和第二端面，所述第一端面具有用于固定在转子毂上的连接部段，所述永磁体装入到固持装置的凹口中，其中第二端面在至少一个永磁体中具有凹处，使得永磁体的磁场的构成被优化。

Description

电机的具有固持装置和永磁体的元件,具有至少一个元件的构件以及电机

技术领域

本发明涉及电机的一种具有固持装置和至少一个沿着电机的环周方向磁化的永磁体的元件，所述固持装置具有第一端面以及第二端面，所述第一端面具有固定在转子毂上的连接部段，所述永磁体装入到固持装置的凹口中。此外本发明涉及电机的一种构件、尤其是具有转子毂的转子，以及一种电机。

背景技术

这样的元件从EP 1 166 423 B1中已知。其中讨论了一种用于旋转电机的多极的永磁激励的转子，其中为了产生明显的磁极，以径向地相对于转子轴线的方式将两个方形的、沿着环周方向磁化的、平地构成的永磁体设置在分别设置在两个固定在转子体上的半轭之间的槽形的中间腔中。每个转子轭或极元件沿着环周方向划分为两个分别在半极距上延伸的半轭。两个并排设置的轭的两个分别彼此相邻的半轭借助于端板连接成极元件，并且每个极元件本身固定在、尤其是旋紧在转子体或转子毂上。轭的构成还选择为，使得在两个沿着环周方向设置的极元件之间构成有空腔，所述空腔能够影响各个半轭的磁通。然而轭的造型在构成磁场时不仅在转子和定子之间的气隙的区域中而且在转子体中是不利的。

在构造电机、尤其是同步机时，能够使用永磁体代替转子和/或定子中的线圈。定子在此表示静止的部件并且转子表示电机的运动的部件。已知的用于制造永磁体的材料此外是铋锰磁体、铝镍钴磁体、钐钴磁体和钕铁硼磁体。在同步机中区分外电枢和内电枢。内电枢是同步机器的一种构型，其中转子位于中央并且定子围绕转子。转子在内电枢中通常具有多个交替地径向定向的、环形地围绕转子轴线设置的永磁体，所述永磁体对应于转子轴线在圆形的轨道上运动。在永磁体该布置的情况下得到的磁场也被称为励磁场。在永磁体运动时，此时由于磁场的作用于定子线圈的持续改变在定子线圈中感应出电压，由此在电机的发电机运行中根据转子的运动产生电流。

永磁体通常设置在转子的转子毂上，使得其磁化方向或者极的定向平行于径向方向伸展。为此为了固定永磁体已经考虑各种各样的可能性。一种可能性是：借助于专门生产的固持装置将磁体固定在转子毂上。在此，要求在于：转子叠片在运行期间沿着径向方向不仅必须吸收永磁体的离心力而且必须吸收下述力，所述力因在永磁体和定子线圈以及还有转子或定子的其它磁性部件之间的磁相互作用产生。因此，转子叠片必须吸收的磁力附加地沿着永磁体的磁化方向作用于永磁体本身。由于该原因，转子叠片必须实心地并且稳固地构成，以便考虑所提到的力。永磁体大多装入到转子叠片的留空部中，由此连接片在留空部和气隙之间朝向定子延伸。该连接片的任务是吸收沿着径向方向的力。此外连接片的磁阻通常不大，并且此外该连接片越宽，那么磁阻越小。为了确保足够的机械强度，磁场、永磁体的重量和转子的转速越大，那么该连接片一方面必须更宽地成型，以便能够确保足够的机械强度，但是另一方面必须尽可能细长地成型，因为该连接片否则由于其低的磁阻可能会使永磁体的显著份额的磁通短路从而可能显著地衰弱作用于定子线圈的剩余的磁场。换句话说，这意味着：连接片应当是尽可能细长的，因此所述连接片具有较大的磁阻从而有效的励磁磁通密度更大。电机的效率此时决定性地通过有效的励磁磁通密度从而通过连接片的宽度来影响。就此而言，一个主要的问题在于：使连接片的宽度变窄，而同时确保足够的机械稳定性和磁通密度的适当的分布。除此之外，考虑到磁通密度，转子叠片的该造型、尤其是连接部段中的造型是不利的。

为了解决该问题，另一个途径是：将沿着延伸方向磁化的永磁体以V形布置设置在转子叠片中，如这能够从DE 10 2011 051 947 A1中所获悉的那样。通过永磁体的极此时不再径向地而且是倾斜地设置的方式，尽管沿着径向方向作用在永磁体和定子之间的磁力更小，却无法完全地避免该力。在当前情况下，此外出现高的电枢反应，由此降低了电机的效率。

发明内容

与之相应地，本发明的目的是借助于固持装置保持具有沿着环周方向定向的极的永磁体，使得永磁体的磁场的构成被优化。

该目的通过电机的具有权利要求1的特征的具有固持装置和至少一个永磁体的元件实现。

根据本发明，提出电机的具有固持装置和至少一个沿着电极的环周方向磁化的永磁体的元件，所述固持装置具有第一端面以及第二端面，所述第一端面具有用于固定在转子毂上的连接部段，所述永磁体装入到固持装置的凹口中，其中在至少一个永磁体中第二端面具有凹处。

第二端面的这样的凹处的目的在于：固持装置的材料在至少一个永磁体和转子与定子之间的气隙之间的径向区域中尽可能少地构成，使得该区域仅轻微地使永磁体的磁通短路。此外，借助于凹处的造型限定了定子和转子之间的气隙的宽度。间隙越宽，在该部位处的磁阻就越大。因此凹处和固持装置的实际的第二端面之间的过渡部的造型具有决定性的意义，因为由此能够精确地确定间隙中的磁场的特性或者磁通密度的分布。因此例如能够将磁场的磁通密度的重心限制到适当的位置上。

通过将至少一个永磁体装入到凹口中的方式，固持装置牢固地保持永磁体，使得所述永磁体由于在机器中起作用的力而不从固持装置中脱离。在本文中能够极为有效地避免永磁体从转子的转子毂脱离或者意外地运动并且缩小存在于转子和定子之间的气隙或者甚至接触定子，使得永磁体损坏电机。

借助于永磁体的沿着电机的环周方向的磁化方向，固持装置能够构成为，使得固持装置不在至少一个永磁体和气隙之间延伸。凹处在此过渡到容纳至少一个永磁体中的凹口。因此，永磁体的磁通的闭合路径或者沿着定子线圈的方向的磁回路能够是更强的，因为由于第一连接片的更高的磁阻，永磁体的磁通不由于固持装置而短路。固持装置的有利的设计方案还引起磁通密度分布的改进，由此实现了电机的更高的效率。因为永磁体沿着转子的径向方向延伸从而永磁体的最大的面平行于径向方向，所以永磁体的该面能够尤其好地借助于粘合剂、附着剂等与凹口的径向延伸的面粘接。由此在旋转时所出现的离心力作为剪力从粘合连接部传输到永磁体和固持装置之间。剪应力原则上能够通过粘合剂等更好地作为法向力传输。因此显著提高了防止粘合连接部失效的安全性。

通过至少一个永磁体的极的定向沿着环周方向伸展的方式，在电机运行时没有磁力沿着径向方向作用于至少一个永磁体以使得固持装置仅必须沿着径向方向吸收作用于永磁体的离心力，而剩余的磁力沿着环周方向由固持装置根据其取向能够更容易地吸收。

在将至少一个永磁体装入到凹口中之后，该永磁体附加地仍能够借助于粘合剂或者附着剂固定在凹口中。

附加地或者替选地，第一端面和第二端面通过两个至少分部段的、优选径向地向内弯曲的侧面连接。固持装置的第二端面在转子和定子之间的气隙的区域中延伸、即背离转子毂延伸。借助于向内弯曲的侧面，固持装置构成为，使得所述固持装置从第二端面向第一端面漏斗形地或者喇叭形地聚拢。因此能够在两个沿着转子的环周方向相邻的元件之间的连接部段的区域中、即在转子毂上，构成有与在第二端面的区域中的间距相比明显更大的间距。通过两个沿着转子的环周方向相邻的元件之间的连接部段的区域中的明显更大的间距，由于空气而在该区域中大的磁阻占优势，反之，在如下区域中存在较低的磁阻，在所述区域中在两个沿着转子的环周方向相邻的元件之间的在转子和定子之间的气隙的区域中的间距更小从而明显更多地存在固持装置的铁磁材料。在此沿着转子和定子之间的气隙的方向能够极为有效地提供固持装置的至少一个永磁体的磁通从而显著提高电机的效率。因此，为磁场预设优先方向，其中端面的造型决定性地影响沿着朝气隙方向的磁通密度分布。除了这种形状之外，固持装置的高宽比还对于该磁通密度分布而言是关键的。此外，固持装置的这种阐述的形状实质上限制固持装置中的电枢反应，因为由定子电流产生的电枢场励磁反作用于大的磁阻，由此正面地影响电机的效率。此外，通过固持装置的该形状设计，能够因材料节省而实现大的重量节省。恰好在能够具有大的直径的同步机中以及在固持装置设置在转子的最外部的区域中且在那里离心力最强地起作用的情况下，该形状设计是尤其好的，以便降低作用于转子的离心力。与此同时，构件、尤其是固持装置能够借助于具有较低强度的材料构成。同样有利的是，由于较低的惯性力矩，转子在运行开始时更快速地起动。借助于这两个侧面的这类构成反感，还能够提供磁通，使得在转子旋转时产生尤其好地近似正弦波的电流曲线。

在一个改进方案中，第一连接片能够平行于第一端面延伸。然而通过沿着转子的环周方向磁化的永磁体径向延伸并且装入到凹口中的方式，能够发生固持装置在第二端面的区域中由于离心力意外地变形。为了克服所述变形，在气隙和至少一个永磁体之间的区域中设有第一连接片，所述第一连接片确保固持装置的强度和稳定性。当然有利的是，连接片尽可能细长地构成，使得该连接片仅轻微地短路磁通。此外能够通过至少一个永磁体沿着径向方向的适当的长度均衡由于第一连接片引起的永磁体的短路作用，因为更大的长度总的来说意味着永磁体的更大的磁通。

附加地或者替选地，根据本发明的元件的固持装置在连接部段的区域中能够具有平行于第一端面延伸的第二连接片。通过永磁体的材料和固持装置的材料在温度高的情况下具有不同的膨胀系数的方式，在连接部段的区域中设有第二连接片。因此能够有效地避免永磁体和/或固持装置从转子毂脱离。此外有利的是，第二连接片同样相对细长地构成，使得该第二连接片仅少量地使磁通短路。

如果至少两个优选在固持装置安装在转子毂上之后径向延伸的永磁体容纳在凹口中，那么凹口能够具有至少一个横向于第一端面延伸的轮辐。借助于该至少一个轮辐进一步改进固持装置的机械强度。

优选地，第二端面能够分部段地以向外弯曲或者拱起的方式构成。借助于第二端面的这类构成，能够提供磁通，使得在转子旋转时产生尤其好地近似正弦形的电流曲线。因此在内电枢中使用固持装置时，能够形成转子的圆形的形状。

替选地，第二端面能够分部段地以向内弯曲或者拱起的方式构成。借助于第二端面的这类构成，能够提供磁通，使得在转子旋转时产生尤其好地近似正弦形的电流曲线。因此在外电枢中使用固持装置时，能够形成定子的圆形的形状。

此外，连接部段能够构成为燕尾连接部。由非铁磁材料构成的转子毂的相对应的燕尾形状恰好包围并且磁绝缘地嵌入连接部段从而对于磁通而言具有高的阻抗。该磁阻因此也变得尤其大，因为由于磁体的径向内部的端部的三侧的隔开的包围，沿着转子轴线的方向围绕永磁体的材料的尽可能大的份额由导磁差的材料构成。相反，由此对于磁通而言实现沿着朝定子的方向的优先方向，因为固持装置沿着该方向具有明显更低的磁阻。也就是说，借助于永磁体的这种设置，中断了磁场的对称，使得磁场优选沿朝气隙的方向发展。因此，该措施提高了定子和转子之间的气隙的区域中的磁通密度，这引起机器的效率提高。

借助于设置在连接部段上的燕尾连接部，固持装置稳固地与转子毂连接。除了该连接部的高的可靠性以及相对简单的生产，可以以简单的方式执行这两个部件的安装。燕尾连接部此外也不影响永磁体本身的磁特性。

此外，用于至少一个用于力配合地连接多个固持装置的连接机构的容纳部能够设置在至少一个侧面上，其中连接机构相对于固持装置绝缘。如果多个固持装置沿着转子毂的轴向方向设置，那么这些固持装置能够借助于连接机构沿着轴向方向彼此连接从而设置为固持装置组。固持装置不仅能够在安装到转子毂上之前也能够在安装到转子毂上之后通过连接机构力配合地连接。连接机构例如能够是杆并且优选由非铁磁材料构成，以便防止产生干扰磁场。为了使得连接机构不仅相对于固持装置磁绝缘而且电绝缘，将绝缘介质、例如粘合剂、附着剂、树脂等引入到容纳部中。

尤其有利的是，容纳部能够构成为具有切口的孔眼状的凹陷部。借助于孔眼状的容纳部的构成能够尤其好地容纳连接机构。优选在孔眼状的容纳部上延伸的切口构成用于避免可能的围绕孔眼状的容纳部形成的干扰磁场。

此外，固持装置能够具有北极部段和南极部段，所述北极部段和南极部段通过第一连接片彼此连接。借助于将至少一个沿着转子的环周方向磁化的永磁体装入到固持装置的凹口中，永磁体引起：固持装置的北极部段和南极部段同样位于转子的环周方向上。当多个、例如两个永磁体装入到凹口中时，北极部段或南极部段的设置也不改变，因为永磁体的极总是以相同方式定向地(gleichgerichtet)装入到凹口中。因此主要第一连接片构成用于根据因转动而引起的离心力确保固持装置的强度。沿着环周方向相邻的元件的设置此外被选择为，使得相同的极、即北极部段和相邻的元件的北极部段或者南极部段和相邻的元件的南极部段彼此朝向，使得磁通更好地径向向外构成。

此外固持装置能够一件式地构成或者构成为集成的部件。由此能够产生尤其好地均匀的磁场，因为磁场不因固持装置的多件性而中断。固持装置的一件式的构成在其机械稳定性方面同样被证实是有利的。

除了当前的发明构思或者替选于当前的发明构思，能够将永磁体沿着径向方向的长度与沿着环周方向的固持装置半净宽的比值选择为，使得固持装置的和/或定子齿的材料恰好到达磁饱和的区域。因此励磁磁通尤其能够在定子齿中被调整到适当的最大值。

除了当前的发明构思或者替选于当前的发明构思，连接部段和至少一个永磁体能够构成为，使得至少一个永磁体的朝向转子毂的端侧的面与转子毂的侧表面相比更靠近转子的旋转轴线。这种设置同样引起磁体在其径向内部的端部处在三侧上由转子毂的具有高的磁阻的材料围绕。由此，尤其是在永磁体的朝向转子毂的区域中的磁通密度的分布有效地径向向外、即沿着转子和定子之间的气隙的方向转向，由此径向向外显著提高了磁通密度。借助于永磁体的这种设置，以与在燕尾连接部中相似的方式中断磁场的对称。

除了当前的发明构思或者替选于当前的发明构思，固持装置能够构成为，使得其沿着径向方向的最小的横截面在如下距离中构成，所述距离从转子的旋转轴线延伸至转子毂的侧表面或者更小。通过尽可能在高度中或者更详细地沿着旋转轴线的方向构成最小的横截面，磁场线同样有效地径向向外转向从而提高可用的磁通密度。第一端面距最小的横截面之间的垂直的距离越小，就可更多地中断磁场的对称并且磁场线以该方式径向向外转向。

此外，最小的横截面能够具有至多五倍的永磁体的厚度、优选至多四倍的永磁体的厚度并且尤其优选至多三倍的永磁体的厚度。该比值在两个沿着径向方向设置的永磁体中尤其适用。在仅一个装入到凹口中的永磁体中，最小的横截面也能够具有至多三倍的永磁体的厚度、优选至多两倍的永磁体的厚度并且尤其优选至多一倍的永磁体的厚度。最小的横截面越小地构成，更多的磁场线就径向向外转向。然而在固持装置的最小的横截面中同时出现渐增的机械负荷。

根据本发明的另一个方面，根据权利要求17提出电机的一种构件、尤其是具有转子毂的转子，其中在两个沿着环周方向和/或沿着构件的轴向方向相邻的元件之间设有间隙，其中所述间隙或者是气隙或者在其中引入弹性材料。

考虑到通过永磁体还有定子线圈的磁场产生所产生的高温，气隙能够有效地导出所述高温从而冷却电机。两个沿着环周方向相邻的元件的气隙在第二端面的区域中与在第一端面的区域中相比更小。反之，两个沿着轴向方向相邻的元件的气隙是恒定的。

如果在两个沿着环周方向和/或沿着构件的轴向方向相邻的元件之间以弹性材料来填充，那么这引起彼此间相互的弹性支撑。

通过至少两个相邻的元件借助于气隙来彼此分隔的方式，能够以简单的方式绝缘可能在固持装置中产生的涡流(Wirbelstürme)。固持装置的这种层状的构造方式同样改进了电机的效率。

通过构成气隙也能够在两个沿着环周方向相邻的元件、尤其是固持装置之间降低定子的磁场的电枢反应。

元件在转子毂上的固定除了燕尾连接部外也能够借助于粘合剂或附着剂或者这两者的组合来执行。旋拧、焊接以及设置元件在转子毂中的压配合也是可行的。还应注意的是，转子毂由非铁磁材料构成。

此外，至少两个元件沿着轴向方向能够借助于支持元件在其之间隔开。支持元件因此有利地实现了至少两个沿着轴向方向相邻的元件彼此定位并且就此而言避免了振动、例如固持装置的颤动。振动一方面会负面地影响磁场以及另一方面使元件的、尤其是固持装置的材料疲劳从而导致失效。支持元件能够周期性地以相同的间距沿着环周方向设置。支持元件此外能够沿着转子的环周方向设置为，使得所述支持元件分别将两个沿着环周方向相邻的元件与两个沿着轴向方向相邻的、同样沿着环周方向彼此相邻地设置是元件间隔开并且同时进行支持。因此能够在两个沿着轴向方向相邻的元件之间的气隙中设有尤其少的支持元件，使得元件的以及转子毂的高温能够有效地被导出。在使用尽可能小的数量的支持元件的情况下也能够降低构件的制造成本。支持元件同样能够与转子的转子毂上的但是或者在专门为支持元件设置的环上的燕尾连接部连接，所述环又固定在转子毂上。还应注意的是，支持元件设置为，使得设置在容纳部中的连接机构力配合地沿着轴向方向连接该元件，也就是说支持元件不阻碍连接机构。

此外，能够分别在转子和/或转子毂的端侧上设置挤压环，以便使元件力配合地彼此挤压。如果除了沿着两个相邻的元件的轴向方向存在的支持元件外还在端侧上分别设有挤压环，那么沿着轴向方向相邻的元件被牢固地固定，使得大部分地或者甚至完全地避免振动。为了在挤压环和与其间隔的固持装置之间实现气隙，设置其它的支持元件是可行的。以这种方式也有效地促进了转子的冷却。

此外，至少一个支持元件和/或转子毂能够由非铁磁材料构成。通过转子毂非铁磁传导地构成或者以高磁阻的方式构成，磁通密度的重心能够有针对性地径向向外、即沿着定子和转子之间的气隙的方向转向从而提高电机的效率。非铁磁地构成的支持元件不进一步扰通过永磁体和固持装置构成的磁场并且同时相互支持固持装置。

根据本发明的另一方面，根据权利要求21提出一种电机、尤其是发电机，所述电机具有一种构件、尤其是具有转子毂的转子。这样的电机的优点已经在上文中在所述构件中以及在所述元件中描述过从而为了简单可参照于此。

附图说明

本发明的在上文中所描述的特征和功能以及其它的方面和特征在下文中根据对优选的实施方式的详细的描述参考所附的附图来进一步描述。在此示出：

图1示出具有一个固持装置和两个永磁体的第一实施方式的根据本发明的元件的立体视图；

图2示出转子毂和多个沿着转子毂的环周方向设置的根据本发明的元件的剖视图；

图3示出转子毂、根据图1的第一实施方式的多个沿着转子毂的环周方向设置的根据本发明的元件和挤压环的立体剖视图；

图4示出借助于燕尾连接部设置在转子毂上的根据第二实施方式的根据本发明的元件的剖视图；

图5示出转子的立体视图；

图6示出具有各一个永磁体的两个相邻的元件的磁场线图的剖视图的一部分；以及

图7示出具有各一个相对于图6更长的永磁体的两个相邻的元件的磁场线图的剖视图的一部分。

具体实施方式

图1示出具有一个固持装置2和两个永磁体4的第一实施方式的根据本发明的元件1的立体视图。固持装置2具有横截面为漏斗形或者喇叭形的轮廓并且由铁磁材料构成。固持装置2能够一件式地构成。然而为了避免固持装置2中的涡流，该固持装置优选由沿着转子100的轴向方向、即沿着垂直于图2的纸面的方向依次分层的板(整体地)构成。所述板能够设有专门的覆层。由完成裁切/冲压的且覆层的板构成形成固持装置的板堆，并且各个板随后通过加热或者在溶媒的情况下彼此烘烤。覆层因此也被称为烤漆。优选使用磁性钢板作为板。

如可从图1中识别，在第一端面8中连接部段6构成为燕尾10。燕尾10在此在俯视地观察固持装置2的情况下或者沿着轴向方向A也构成最小的横截面B。在与第一端面8相对置的第二端面12上构成有基本上梯形的凹处14。应注意的是，凹处14同样形成第二端面12的一部分。连接部段13形成凹处14和第二端面12之间的过渡部。连接部段13的角度的选择与凹处14中的磁场的所期望的增强部的位置相关。该位置或者能够位于转子100附近或者能够位于定子200附近。凹处14的意义在下文中单独阐述。第二端面12还凹状地或向外拱起或弯曲地构成。第二端面12的向外弯曲的形状与转子100和/或定子200的直径相关。借助于第二端面的这种凸状的轮廓，能够在转子旋转时产生近似正弦形的电流曲线。两个端面8和12通过分部段地向内弯曲的侧面16和18彼此连接，使得产生在上文中所提到的喇叭状的轮廓。在向内弯曲的侧面16和18上分别成形孔眼状的容纳部20和22。孔眼状的容纳部20和22具有各一个沿着其纵向方向、即沿着轴向方向延伸的切口20a和22a，使得通过这种中断有效地避免沿着孔眼状的容纳部20和22的环周方向产生干扰磁场。在孔眼状的容纳部20和22中能够容纳连接机构20b和22b。连接机构20b和22b设置用于力配合地连接端面16和18上的沿着转子100的轴向方向A设置的多个固持装置2。连接机构20b和22b在当前情况下是具有设置在两端上的外螺纹和螺丝的杆。此外，粘合剂被引入到孔眼状的容纳部20和22中。

固持装置2此外具有方形的凹口24，在所述凹口中容纳有两个永磁体4。为了稳定固持装置2，沿着径向方向在两个被容纳的永磁体4之间构成轮辐26。尽管在本实施方式中是一个凹口24，但是能够容易地在固持装置中构成多个凹口。在其过程中也可以考虑的是，构成多个轮辐，以便确保固持装置的稳定性。通过在固持装置2中构成凹口24，在转子100和定子200之间的气隙的区域中产生第一连接片28并且在连接部段6的区域中产生第二连接片30。确切地说，第二连接片30在永磁体4的端侧的面4a和固持装置2的第二端侧12之间伸展。还应指出的是，元件1不仅沿着轴向方向A而且沿着径向方向R关于其相应的中心轴线M镜像对称地构成。

这两个在凹口24中装入的永磁体4具有极的沿着环周方向U的定向，由此产生南极部段32和北极部段34。这两个永磁体4彼此设置为，使得这两者相应于其极性以相同方式定向，也就是说，在观察图1的情况下，这两个永磁体4在右侧具有北极N并且在左侧具有南极S。如已经在上文中所阐述的那样，这两个极部段32和34借助于第一连接片28和第二连接片30彼此连接，以便稳定固持装置2。通过构成凹处14，第一连接片28相对细长地从北极部段34向南极部段32延伸，由此磁场的仅少量的份额短路状地被第一连接片28抽走。通过永磁体4的极的定向沿着径向方向R伸展的方式，由于沿着环周方向U且不沿着径向方向R作用的磁力可行的是，第一连接片28相对细长地构成。连接端面12和凹处14的连接部段13以固定的角度构成，使得磁场线在所期望的位置中能够聚集。同样如在第一连接片28中那样，第二连接片30也相对细长地构成，以便防止短路状地抽走。

图2示出在安装之后的具有侧表面51的转子毂50和第一实施方式的多个沿着转子毂50的环周方向U设置的根据本发明的元件1的剖视图。由非铁磁材料构成的转子毂50为了冷却转子100具有沿着环周方向U设置的多个圆形的开口52。元件1在连接部段6中借助于燕尾连接部10周期性地以相同的间距沿着环周方向U固定在转子毂50上。除了燕尾连接部10以外，元件1借助于粘合剂36固定在转子毂50上。通过元件1在连接部段6中不仅如在现有技术中那样安置到转子毂50上而且借助于燕尾连接部10由非铁磁材料、即转子毂50围绕的方式，磁场线径向向外、即沿着转子100和定子200之间的气隙的方向转向。该燕尾连接部10因此同样有助于有效地使磁场线成束，因为磁场线在其从固持装置2中离开之前仅在径向上继续在外部转向。元件1沿环周方向U设置为，使得在两个相邻的元件1之间分别设有间隙38。间隙38构成为气隙，由此降低了定子磁场的电枢反应并且由于位于其间的气流冷却相邻的固持装置2。此外，在相邻的元件1之间设有支持元件40以及具有冷却开口44的挤压环42，所述支持元件沿着轴向方向与元件1错开地设置，所述冷却开口在图3中更详细地阐述。

由于元件1的、尤其是固持装置2的轮廓成形、即向内弯曲的侧面16和18，有效地降低了因定子200引起的电枢反应，因为在两个沿着环周方向U相邻的元件1之间的区域仅填充有空气作为磁阻。因此通过固持装置2的这种轮廓成形尤其好地避免了定子200的电枢反应。

永磁体4在沿着转子毂50的环周方向U设置的元件1中的在图2中示出的布置显示出：这两个永磁体4的不同的极、即北极和南极在元件1中对准地朝向。沿着环周方向U相邻的元件1的极性从而元件1的北极部段34或南极部段32的成形被选择为，使得一个元件1的北极部段34朝向沿着环周方向U相邻的元件1的北极部段34并且使得一个元件1的南极部段32朝向沿着环周方向U相邻的元件1的南极部段32。由此，由于永磁体4的所构成的磁场的沿着环周方向的排斥作用，沿着转子100和定子200之间的气隙的方向尤其好地构成磁通。

永磁体4此外设置在固持装置2中，使得其端侧的面4a如转子毂50的侧表面51那样靠近转子100的旋转轴线D，由此磁场线径向向外增强，因为转子毂50由非铁磁的或者具有高磁阻的材料构成。除此之外，在转子毂50的侧表面51的径向间距中构成固持装置2的最小的横截面B。最小的横截面B在此大致为永磁体4沿着环周方向U的厚度的四又二分之一倍。

图3示出转子毂50的、第一实施方式的多个沿着转子毂50的环周方向U设置的根据本发明的元件1和挤压环42的立体剖视图。在图3中可以识别，挤压环42设置在沿着环周方向U设置的元件组的端部上，换句话说，设置在转子毂50的端侧54上。此外可以识别转子毂51的环绕的侧表面51。多个支持元件38以相同的间距沿着环周方向U设置在挤压环42和最外部的沿着环周方向U设置的元件1(环绕的元件组)之间。支持元件38位于这样确定的位置上，使得所述支持元件分别以相同的程度与两个沿着环周方向U相邻的元件1接触，也就是说，具有与相同的两个沿着环周方向U相邻的元件1的覆盖部。元件1的沿着转子100的轴向方向A分层的结构有效地防止沿着转子100的轴向方向A形成涡流。此外从图3中可以识别，两个沿着轴向方向A相邻的元件1在孔眼状的容纳部20和22中借助于连接机构20b和22b在轴向上彼此连接。

图4示出第二实施方式的借助于燕尾连接部10’设置在转子毂50’上的根据本发明的元件1’的剖视图。在图4中示出的元件1’由固持装置2’构成，所述固持装置由形成北极部段34的部分和形成南极部段32的部分构成。北极部段34以及南极部段32取决于永磁体4的极的定向。在图4中示出的转子毂50’与上述实施方式的转子毂50相比被调整为，使得在元件1’的永磁体4的区域中构成有凸缘56。装入到固持装置2’的方形的凹口24’中的永磁体4在端侧上与轮毂50’的凸缘56接触。因此不仅在转子100和定子200之间的气隙中由于不存在第一连接片而且在连接部段6’中由于磁绝缘的转子毂50和不存在第二连接片有效地避免了磁短路。

在图4中示出的元件1’的一个改进方案在于：形成北极部段34的部分和形成南极部段32的部分能够在端侧上或者沿着轴向方向A经由至少一个连接片彼此连接。

虽然在图4中的第二实施方式中不设置用于冷却转子毂50’的圆形的开口，但是可以很容易想到的是，同样在转子毂50’中构成这样的圆形的开口。此外，在该实施方式中，在端侧的侧面16’、18’上不模制孔眼状的容纳部。

图5示出具有旋转轴线D的转子100的立体视图。在转子轴102上以下述序列固定有：第一挤压环42；转子毂50，所述转子毂50具有四个沿着轴向方向A设置在转子毂50上的元件组(四个轴向的元件组)；第二挤压环42以及风扇叶轮104。这两个在端侧上设置在转子毂50上的挤压环42借助于未示出的牵引机构彼此牢固地挤压或压紧元件组1(轴向的元件组)，使得避免了元件1之间的振动。用于挤压环42的彼此挤压的牵引机构能够类似于连接机构20b和22b配置并且在当前实施方式中穿过转子毂50。风扇叶轮104设置用于导出转子100的高温。

图6借助于磁场图示出具有各一个永磁体4的两个相邻的元件1的剖视图的一部分。此外示出具有多个定子齿202的定子200。根据该图，在下文中阐述以磁场线的形式示出的磁场。其中磁场线之间的间距表示磁通密度的强度。为了更好的概览不示出转子毂。固持装置2”的形状在该实施方式中被选择为，使得所述固持装置是梯形的并且在连接部段6的区域中构成有燕尾连接部10。

在图6中示出的永磁体4的磁场线基本上从各个永磁体4被传递到相应的固持装置2”上。这两个固持装置2”紧接着将磁场线发送到定子200的定子齿202上并且随后再次返回到相应永磁体4的相反的极上。在定子齿202的区域中、尤其是在两个相邻的定子齿202之间的空心区域中，可以观察到各一个磁场线，这可推出定子齿202的磁饱和。在元件的下部的区域中在燕尾10的区域中可以识别，磁场线的仅少量的份额沿着朝向未示出的转子毂的方向离开。因此从图6中变得明显的是，固持装置2”聚集永磁体4的磁场线并且使其沿着转子100和定子200之间的气隙的方向转向。凹处14的区域中的磁场线显示出：永磁体4的磁场线的仅少量的份额通过凹处14磁短路。因此凹处14同样引起聚集效果。但是永磁体4沿着径向方向R的长度l与固持装置2”的半宽度b的比值也是聚集效果或者永磁体4的磁通密度的度量。

图7示出具有各一个相对于图6更长的永磁体4的两个相邻的元件1的剖视图的一部分。图7又包含以磁场线的形式示出的磁场图。固持装置2”的形状在该实施方式中被选择为，使得所述固持装置基本上梯形地在连接部段6的区域中构成有燕尾连接部10。角度α在此是固持装置2”’的第一端面8和固持装置2”’的第一或第二端面16、18之间的角度。固持装置2”’的梯形形状大致再一次扩大永磁体4的高度，也就是说角度α变为钝角。

通过所示出的相对于图6沿着径向方向R更长的永磁体4，增强凹处14的区域中的聚集效果。因此变得明显的是，磁通随长度l增加而提高，这可在磁通密度上识别。感应理论上能够以该方式一直继续提高，然而实际上所述感应如在图7中所见的那样通过主要最初在定子齿202中开始的磁饱和而受限。图7中的永磁体4相对于图6中的永磁体沿着径向方向R所选择的更长的长度l同样显示出：图7的固持装置2”’的磁场线密度高于图6的磁场线密度。固持装置2”’的磁饱和与角度α相关。如果选择过尖锐的角度α，那么出现固持装置2”’的磁饱和并且磁场线以与在定子齿202的区域中的磁饱和中可见的类似的方式从固持装置2”’中离开。

配置为聚集装置的、由固持装置和永磁体构成的元件不能够后续地磁化，因为将所需要的磁通密度置于磁体上是不可行的。

执行元件在转子毂上的安装使得多个元件沿着转子毂的燕尾依次装入，使得产生轴向的、优选与连接机构力配合地连接的元件组。此后下一个元件以180度径向错开地设置在转子毂上，直至其形成完整的轴向的元件组。根据划分，元件首先以径向的序列设置，使得位于两个被充填的燕尾连接部或者容纳部之间的燕尾容纳部不被填充。偶数数量的元件组规则地与具有上述奇数数量的元件包相对置地设置。如果此时元件依次引入到两个直接相邻的元件之间，那么直接相邻的元件的同名的极半部相斥。由此，相互抵消的排斥力从这两侧沿着环周方向作用于待引入的元件，使得待引入的元件不倾斜(verkanten)。此外，首先各一个引导板能够定位在相应相邻的元件上，使得待引入的元件不能够在两个相邻的以及已经固定在转子毂上的元件之间倾斜。

本发明除了所阐述的实施方式外还允许其它的设计途径。

虽然元件1、1’在连接部段6、6’中借助于燕尾连接部固定到转子毂5、5’上，但是容易可行的是，通过旋紧、焊接、粘贴或者类似的方式将元件固定到转子毂50、50’上。

虽然牵引机构在当前的实施方式中穿过转子毂50伸出，但是也一定可以考虑的是，所述牵引机构固定在转子轴102上，使得实现这两个挤压环43的彼此压紧。

虽然在当前的实施方式中使用燕尾连接部，但是同样可以配置其它的槽和弹簧连接部以将固持装置与转子毂连接。

虽然固持装置的第二实施方式不具有容纳部，但是这是容易可行的。因此容纳部通常也能够引入到固持装置的侧面中作为凹处。

固持装置1、1’的侧面16、18；16’、18’在当前的实施方式中向内弯曲地构成。然而固持装置的侧面也能够梯形地或者以其它的形状构成，所述其它的形状对于磁通而言沿着朝转子和定子之间的气隙的方向的引起至少初步在至少一个侧面(16，18；16’，18’)上设置有形的效果。

虽然相对于图6在图7中，在固持装置2的宽度b保持相同的情况下永磁体沿着径向方向R的长度l更长，但是也容易可行的是，在永磁体4沿着径向方向R的长度l恒定的情况下，改变固持装置2的宽度b从而影响聚集效果或磁通密度。

虽然一开始本文阐述了同步机，但是固持装置也能够在一系列电机、如直流电机等中使用。此外，电机不仅能够作为马达而且能够作为发电机来运行。

虽然凹处14在第一实施方式中梯形地构成，但是也可能的是，凹处圆形地、凹状地、三角形地构成等等。

附图标记列表

1、1’       元件

2、2’       固持装置

4            永磁体

6、6’       连接部段

8            第一端面

10、10’     燕尾连接部

12           第二端面

13           连接部段

14           凹处

16、16’     侧面

18、18’     侧面

20           孔眼状的容纳部

20a          切口

20b          连接机构

22           孔眼状的容纳部

22a          切口

22b          连接机构

24、24’     凹口

26           轮辐

28、28’     第一连接片

30           第二连接片

32           南极部段

34           北极部段

36           粘合剂

38           间隙

40           支持元件

42           挤压环

44           冷却开口

50、50’     转子毂

51           侧表面

52           圆形的开口

54           转子毂的端侧

56           凸起

100          转子

102          转子轴

104          风扇叶轮

200          定子

202          定子齿

R            径向方向

U            环周方向

A            轴向方向

l            永磁体在径向方向上的长度

b            固持装置的半宽度

α           第一端面和第一/第二侧面之间的角度

Claims (21)

1.电机的一种元件(1；1’)，所述元件具有固持装置(2，2’；2”；2”’)和至少一个沿着所述电机的环周方向(U)磁化的永磁体(4)，所述固持装置具有第一端面(8)和第二端面(12)，所述第一端面具有用于固定在转子毂(50；50’)上的连接部段(6；6’)，所述永磁体装入到所述固持装置(2，2’；2”；2”’)的凹口(24，24’)中，其特征在于，所述第二端面(12)在至少一个所述永磁体(4)中具有凹处(14)。

2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述第一端面(8)和所述第二端面(12)通过两个至少分部段的、优选径向地、向内弯曲的侧面(16，18；16’，18’)连接。

3.根据权利要求1或2所述的元件，其特征在于，第一连接片(28，28’)平行于所述第一端面(8)延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的元件，其特征在于，所述固持装置(2，2’；2”；2”’)在所述连接部段(6；6’)的区域中具有平行于所述第一端面(8)延伸的第二连接片(30)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的元件，其特征在于，所述固持装置(2，2’)具有至少一个横向于所述第一端面(8)延伸的轮辐(26)。

6.根据权利要求1或5所述的元件，其特征在于，所述第二端面(12)至少分部段地、向外弯曲地构成。

7.根据权利要求1或5所述的元件，其特征在于，所述第二端面(12)至少分部段地、向内弯曲地构成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的元件，其特征在于，所述连接部段(6；6’)构成为燕尾连接部(10；10’)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的元件，其特征在于，在至少一个侧面(16，18；16’，18’)上设置有用于至少一个用于力配合地连接多个固持装置(2，2’；2”；2”’)的连接机构(20b，22b)的容纳部，

其中所述连接机构(20b，22b)相对于所述固持装置(2，2’；2”；2”’)绝缘。

10.根据权利要求9所述的元件，其特征在于，所述容纳部是具有切口(20a，22a)的孔眼状的容纳部(20，22)。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的元件，其特征在于，所述固持装置(2，2’；2”；2”’)具有北极部段(34)和南极部段(32)，所述北极部段和所述南极部段通过所述第一连接片(28，28’)彼此连接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的元件，其特征在于，所述固持装置(2，2’；2”；2”’)整体地构成。

13.一种具有固持装置(2，2’；2”；2”’)和至少一个沿着电机的环周方向(U)磁化的永磁体(4)的元件、尤其是根据权利要求1至12中任一项所述的元件，所述固持装置具有第一端面(8)和第二端面(12)，所述第一端面具有用于固定在转子毂(50；50’)上的连接部段(6，6’)，所述永磁体装入到所述固持装置(2，2’；2”；2”’)的凹口(24，24’)中，其特征在于，所述永磁体(4)沿着径向方向(R)的长度与沿着环周方向(U)的固持装置半净宽的比值选择为，使得所述固持装置(2；2’)的和/或定子齿达到磁饱和。

14.一种具有固持装置(2，2’；2”；2”’)和至少一个沿着电机的环周方向(U)磁化的永磁体(4)的元件、尤其是根据权利要求1至13中任一项所述的元件，所述固持装置具有第一端面(8)和第二端面(12)，所述第一端面具有用于固定在转子毂(50；50’)上的连接部段(6；6’)，所述永磁体装入到所述固持装置(2，2’；2”；2”’)的凹口(24，24’)中，其特征在于，所述连接部段(6)和至少一个所述永磁体(4)构成为，使得至少一个所述永磁体(4)的朝向所述转子毂(50；50’)的端侧的面(4a)与所述转子毂(50；50’)的侧表面(51)相比更靠近转子(100)的旋转轴线(D)。

15.一种具有固持装置(2，2’；2”；2”’)和至少一个沿着电机的环周方向(U)磁化的永磁体(4)的元件、尤其是根据权利要求1至14中任一项所述的元件，所述固持装置具有第一端面(8)和第二端面(12)，所述第一端面具有用于固定在转子毂(50；50’)上的连接部段(6；6’)，所述永磁体装入到所述固持装置(2，2’；2”；2”’)的凹口(24，24’)中，其特征在于，所述固持装置(2，2’；2”；2”’)构成为，使得所述固持装置在径向方向(R)上的最小横截面(B)在如下间距的情况下构成，所述间距从所述转子(100)的所述旋转轴线(D)延伸直至所述转子毂(50；50’)的所述侧表面(51)或者更小。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的元件，其特征在于，所述最小的横截面(B)具有至多五倍的所述永磁体(4)的厚度、优选至多四倍的所述永磁体(4)的厚度并且尤其优选至多三倍的所述永磁体(4)的厚度。

17.电机的一种构件、尤其是转子(100)，所述构件具有转子毂(50；50’)和根据权利要求1至16中任一项所述的元件(1；1’)，其特征在于，在两个沿着环周方向(U)和/或沿着所述构件的轴向方向(A)相邻的元件(1；1’)之间设有间隙(38)，

其中所述间隙(38)或者是气隙，或者在其中引入有弹性材料。

18.根据权利要求17所述的电机的构件、尤其是转子(100)，所述构件具有转子毂(50；50’)，其特征在于，至少两个元件(1；1’)沿着轴向方向(A)借助于支持元件(40)在其之间隔开。

19.根据权利要求17或18所述的电机的构件、尤其是转子(100)，所述构件具有转子毂(50；50’)，其特征在于，挤压环(42)分别设置在所述转子毂(50；50’)的所述端侧(54)上，以便力配合地相互挤压所述元件(1；1’)。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的电机的构件、尤其是转子(100)，所述构件具有转子毂(50；50’)，其特征在于，至少一个所述支持元件(40)和/或所述转子毂(50；50’)由非铁磁材料构成。

21.一种电机、尤其是发电机，其特征在于，设有根据权利要求17至20中至少一项所述的构件。