CN104969446B - 用于电机的转子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于两轮车的驱动马达(2)的转子装置(4)，包括:‑圆柱体形的接地元件(12)；和‑永久磁铁(8)，它们以径向的极性方向在周向上布置在接地元件(12)上，用以形成转子极(14)，其特征在于，接地元件(12)具有相互相间隔的空隙(13)，在其中布置永久磁铁(8)，由此通过接地元件(12)的位于空隙(13)之间的区域和永久磁铁(8)形成转子极(14)。

Description

用于电机的转子装置
技术领域
本发明涉及一种作为驱动马达的电机，尤其是用于两轮车。本发明尤其涉及用于永久磁铁激励的电机的转子装置的领域。
现有技术
电驱动的两轮车，例如电动踏板车，常常通过无传动机构的轮毂电动机驱动，它们被组合到后轮上。在此处涉及到永久磁铁激励的，无碳刷的，电子换向的同步马达，所谓的PMSM马达。这种驱动马达一般地具有与轴固定的内定子，其具有通常大于51的高的槽数量，以及外转子，其与后轮的轮辋连接。
外转子通常具有由导磁材料制成的接地环，后轮的轮辋连接到接地环上。在接地环的内周面上安装一定数量的永久磁铁，通常形成为稀土磁体。外转子的磁极数一般地选择得很高；常常设置多于46个转子极。
永久磁铁在周向上并排地安装在接地环的内周面上。通过高的磁极数和通过轮圆周预定的大的接地环内径，需要的稀土磁体的量非常高，由此驱动马达的总成本大大地提高。
在周向上并排布置的永久磁铁的结构方式，它们相互对齐地安装，证明是有缺陷的，因为在马达的空气隙中在相邻的永久磁铁之间产生空气隙损失，其至少为总磁通的20%。磁通损失由此减小用于激励需要的空气隙磁通，其对于驱动马达的扭矩的产生是必需的。
本发明的任务是提供一种用于永久磁铁激励的外转子电机的转子装置，通过它跨越减少永久磁铁的数量，尤其是磁材料的使用，同时不减小驱动马达的有效功率。
本发明的公开
这个任务通过按照权利要求1所述的用于永久磁铁激励的外转子电机的转子装置以及通过按照并列的权利要求所述的驱动马达和驱动轮解决。
本发明的其他的有利的实施例在从属权利要求中给出。
按照第一方面，设置一种用于两轮车的驱动马达的转子装置，包括:
-圆柱体形的接地元件；和
-永久磁铁，其以径向的极性方向在周向上布置在接地元件上，以便形成转子极；其中，接地元件具有相互相间隔的空隙，在空隙中布置永久磁铁，由此通过接地元件的在空隙之间的区域和永久磁铁形成转子极。
上述转子装置的构思在于，设置具有用于容纳永久磁铁的空隙的接地元件，由此一方面永久磁铁不直接地相互相邻地布置和另一方面接地环同时形成在用于布置永久磁铁的空隙之间的中间磁极（交替极）。通过将中间磁极与接地元件一体地构造成，可以以简单的方式制造中间磁极。
磁通损失在接地元件的软磁材料中一般地非常小。因此与具有相邻的布置的永久磁铁的电机相比，在这种中间磁极结构中可以将永久磁铁的数量几乎减半，而不降低如此形成的电机的有效功率。
为了实现用于相同的有效功率的电机的转子装置，总体上可以显著减少磁性材料的使用。
此外转子装置可以对应于一种外转子。
按照一种实施方式，空隙在周向上的宽度大于永久磁铁在周向上的宽度。通过在接地元件中设置用于容纳永久磁铁的相应的空隙，其具有大于永久磁铁在切向上的宽度的空隙宽度，使得磁体侧面不与接地环的材料接触。由此在各单个的永久磁铁的两个磁极之间的磁性的接地几乎减小到零。
尤其是相互在周向上相对置的边缘可以凹入地构造成。
此外接地元件可以具有在轴向上延伸的压花，其在周向上以相同的间距设置，由此空隙分别在两个相邻的，向内指向的压花之间构造成。
此外空隙的底面可以基本上是平的。
按照另一个方面，设置一种用于两轮车的驱动轮的驱动马达，包括上述转子装置和定子装置。
按照另一个方面，设置一种用于两轮车的驱动轮，包括上述驱动马达和轮辋，其直接地和固定地与转子装置连接。
附图简述
本发明的优选实施例在下面借助于附图进行详细解释。附图中所示:
图1是通过用于两轮车的后轮轮辋的驱动马达的横截面的示意图；
图2是通过具有成形的接地元件的转子装置的一个局部的横截面视图；和
图3是按照另一个实施方式的通过具有压花的接地元件的转子装置的一个局部的横截面视图。
实施方式的描述
图1示出通过具有集成的驱动马达2的后轮1的示意横截面视图。驱动马达2包括作为转子装置的外转子4，它围绕后轮1的轴3可转动地布置。外转子具有内周面，在其上布置永久磁铁8，以便形成用于提供激励磁场的转子极9。转子极9的数量基本上可以自由地选择。为了提供驱动马达2的高的功率密度Z，转子极9的数量大于40是有意义的。
驱动马达2此外包括作为定子装置的内定子5，它固定地安装在轴3上并且是不可转动地安装。内定子5具有定子齿6，它们分别被卷绕一个定子线圈并且通过没有示出的保持架与轴3连接。保持架防止内定子5转动并且此外用于容纳对定子线圈7通电流的导线。该通电流借助于没有示出的控制器如此地实施，即通过定子线圈7产生连续的磁场，其与转子装置2中的永久磁铁5相互作用并且由此将力矩施加到外转子4上。
内定子具有外径，它比通过转子极9限定的内径小一个空气隙宽度，由此在外转子4和内定子5之间构成空气隙16。通常的空气隙宽度为在1和5mm之间。
外转子4与后轮1的轮辋10固定连接，由此外转子4的转动直接地传递到轮辋10上。在轮辋10上装有轮胎11。
图2示出通过外转子4的一个局部的横截面视图。可以看见环形的由软磁材料例如铁制成的接地元件12。接地元件12在它的与轴3面对的内表面上在有规律的间距下沿着周向具有空隙13，永久磁铁8插入该空隙中。要插入的永久磁铁8空隙13的齐平地顶靠在底面上并且由此在永久磁铁8和接地元件12的材料之间产生良好的磁耦合。
空隙13是相互相间隔的，由此在空隙13之间形成中间磁极14，其将激励磁场输出到外转子4的内部中并且和尤其是被提供用于在内定子5和外转子4之间的空气隙16。
永久磁铁8的极性在径向上定向，其中，使用的永久磁铁8的极性关于径向的定向是一致的（相同的）。空隙13的深度和永久磁铁8在径向上的厚度如此地相互协调，即永久磁铁8不超过通过外转子4内圆周形成的内周面突入到空气隙中。永久磁铁8最好与内周面齐平地封闭。
空隙13在周向上具有宽度，该宽度大于永久磁铁8的相应的切向宽度，永久磁铁被插入该空隙中。这样，在永久磁铁8侧面上(在周向上)不存在接地元件12的磁性材料。由此可以避免在各个永久磁铁8的磁极之间的磁短路。
在周向上相互相对置的边缘可以凹入地构造成，尤其是具有四分之一圆弓形的轮廓。
在空隙13之间布置的中间磁极14的在周向上的宽度可以基本上对应于永久磁铁8在周向上的宽度，由此实现用于整个外转子4的均匀的极宽度。
图3示出按照另一个实施方式的外转子4的一个局部的横截面视图。与图2的实施方式不同，接地元件12不是实施成具有在内周面上构造的空隙13的圆柱体，而是压花的圆柱体。在此情况下，压花15在外转子4的轴向上延伸。它们在外转子4的圆周上在相同的间距下设置。压花15的数量对应于设置的转子极9的一半的数量。
接地元件12的压花15如此地实施，即在径向上向外错开的定子区域在空隙13的区域中构造成和在径向上向内错开的定子区域在中间磁极14的区域中构造成。形成接地元件12的在周向上延伸的，波纹形的结构，其基于冲压工艺可以被简单地制造。在冲压期间要注意的是，位于内部的空隙13的底部是平的，用以保证与相关的永久磁铁8的磁极齐平的连接。尤其地，空隙的底部应该具有对应于永久磁铁的定位面的轮廓，用以保证与相关的永久磁铁8的磁极齐平的连接。
同时，如已经结合图2的实施方式描述的那样，空隙13可以装配永久磁铁8，其中，在永久磁铁8之间的中间磁极14布置在空隙13中的各两个之间。由于接地元件12的整个厚度在径向上受不压花的影响，因此压花的接地元件12的磁特性基本上对应于图2的实施方式的接地元件12的磁特性。
通过在中间磁极13的区域中的压花在接地元件12的外侧面上形成的其他的空隙可以附加地为了形成形状配合连接与轮辋10或其他的通过外转子4驱动的装置连接。由此可以在没有附加的措施下实现外转子4与另外的装置的连接，以保证外转子4的尽可能可靠的力矩传递。

Claims (12)

1.用于两轮车的驱动马达(2)的转子装置(4)，包括:
-圆柱体形的接地元件(12)；和
-永久磁铁(8)，所述永久磁铁以径向的极性方向在周向上布置在所述接地元件(12)上，用以形成转子极(14)，
其特征在于，
所述接地元件(12)在它的与轴（3）面对的内表面上具有相互相间隔的空隙(13)，在所述空隙中布置所述永久磁铁(8)，由此通过所述接地元件(12)的位于所述空隙(13)之间的区域和通过所述永久磁铁(8)形成转子极(14)，其中，所述转子装置(4)对应于一种外转子，其中，所述外转子与轮辋(10)直接地和固定地连接，
其中，所述接地元件(12)具有在轴向上延伸的压花(15)，所述压花在周向上以相同的间距设置，由此所述空隙(13)分别在两个相邻的、向内指向的压花(15)之间构造成。
2.根据权利要求1所述的转子装置，其中，所述空隙(13)在周向上的宽度大于所述永久磁铁(8)在周向上的宽度。
3.根据权利要求2所述的转子装置，其中，所述空隙(13)的相互在周向上相对置的边缘凹入地构造成。
4.根据权利要求1所述的转子装置，其中，所述空隙(13)的底面基本上是平的或是圆弧形的。
5.根据权利要求1所述的转子装置，其中，全部永久磁铁(8)具有相同的径向的极性方向，和所述接地元件(12)的全部位于其之间的区域具有相反的径向的极性方向。
6.根据权利要求1所述的转子装置，其中，所述压花(15)和所述空隙(13)借助于塑性的材料变形由一个具有恒定的壁厚的接地元件(12)形成。
7.根据权利要求2所述的转子装置，其中，所述永久磁铁(8)的侧表面不接触所述空隙(13)的在周向上相互相对置的边缘。
8.根据权利要求5所述的转子装置，其中，所述接地元件(12)的转子极构造成中间磁极。
9.根据权利要求6所述的转子装置，其中，所述压花(15)和所述空隙(13)借助于深拉由一个具有恒定的壁厚的接地元件(12)形成。
10.根据权利要求6所述的转子装置，其中，所述接地元件(12)的转子极构造成中间磁极，并且所述永久磁铁(8)的内表面和所述中间磁极(15)的内表面具有近似相同的内径。
11.用于两轮车的驱动轮(1)的驱动马达(2)，包括:
-根据权利要求1至3和7中任一项所述的转子装置(4)；和
-定子装置(5)。
12.用于两轮车的驱动轮(1)，包括:
-根据权利要求11所述的驱动马达(2)；和
-轮辋(10)，所述轮辋直接地和固定地与转子装置(4)连接。
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