CN105406622A - 用于电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机的转子，其中该转子能够围绕旋转轴旋转，并且其中转子在其径向的外表面上具有用于形成至少一个磁极对的、优选是两个或者多个磁极对的多个永磁铁(1)。此外，本发明涉及一种具有这种类型的转子的电机。为了在具有这种类型的转子的电机中降低电枢反作用而提出，转子至少部段式地具有在径向上比多个永磁铁(1)更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料(2)，其具有轻方向(3)和重方向(4)。

Description

用于电机的转子
技术领域
本发明涉及一种用于电机的转子，其中该转子能够围绕旋转轴旋转，并且其中转子在其径向的外表面上具有用于形成至少一个磁极对的、优选是两个或者多个磁极对的多个永磁铁。此外，本发明涉及一种具有这种类型的转子的电机。
背景技术
这种类型的转子例如应用在永磁激励的同步电机中。
在电机中，尤其在永磁激励的同步电机中，电枢反作用不利地影响饱和比例，降低在给定最大电压时的最大功率，导致高的电流需求和降低常规的动态性能。这导致对高矫顽磁场强度的磁铁的提高的需求。
至今为止，构建了具有相对厚重的磁铁和相对大的气隙的电机，从而保持较小的电枢反作用。
EP2704294A1公开了一种永磁激励的同步电机的转子，其中，转子具有叠片组，并且其中在转子的基本上圆柱形的表面上，每个磁极布置至少一个永磁铁。
WO2013/147157A1公开了一种具有转子的电机，该转子具有塑料粘合的、压制的铁粉以及在其径向外侧具有永磁铁，其中，压制的铁粉具有磁性各向异性。
发明内容
本发明的目的在于对具有开头所述类型的转子的电机进行改进。
该目的通过具有开头所述类型的转子这样地实现，即转子至少部段式地具有在径向上比多个永磁铁更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料，各向异性的软磁的烧结材料具有轻方向和重方向。
此外，该目的通过具有这种类型的转子的电机实现。
因此，在提出的转子中提出，在永磁铁的下方对应有具有软磁各项异性的烧结材料。为相应的磁极设置至少一个永磁铁。在本申请文件的框架中，材料和物质在其具有小于100kA/m的矫顽磁场强度时被理解为软磁性的。烧结材料的软磁各项异性能由此被注意到，即该物质沿着不同的方向具有不同大小的导磁性。因此，软磁的各向异性的物质沿着其所谓的轻方向比沿着其所谓的重方向具有更高的导磁性。特别是，轻方向在此基本上垂直于重方向，其中，在轻方向和重方向之间的角度也可以在75°至90°之间，尤其是50°至90°之间。该角度范围也应该在本申请的其他地方作为依据，在这些地方，两个方向同样应该基本上彼此垂直地指向。优选的是，软磁的各向异性的烧结材料在此具有适当的高饱和通量密度。
有利的是，电机这样地设计，即其能够以直至千瓦范围的电功率运行，其中电机尤其能够以超过10kW的电功率运行。
尤其是通过在转子的径向外侧面上的多个永磁铁与各向异性的软磁的烧结材料组合给出了一系列的优点，其中，该各向异性的软磁的烧结材料在径向上比多个永磁铁更加在内部地布置。因为通过永磁铁和软磁的各向异性的烧结材料以及尤其是其轻方向和重方向的合适的布置，能够尤其有利地影响磁通量，从而相对于常规的电机降低电枢反作用。
通过相对小的电枢反作用，例如降低了视在功率需求(Scheinleistungsbedarf)，并且功率因数cos(phi)相对于常规的电机而言更大。因此较小的电枢反作用允许例如使用用于为电机供电的更小的变流器。
此外，优点在于，相对较小的电枢反作用降低了永磁铁的反向场负载。这允许使用较薄的永磁铁和具有较低的矫顽磁场强度的永磁铁。因此，尤其是通过相对小的、必须的矫顽磁场强度，可以使用具有重稀土(英语“heavyrareearth”)含量降低的成本低廉的永磁铁。
与已知的类似的电机的区别在于，各向异性的软磁的材料是烧结材料，由此例如也可以使用这样的原材料，其以另外的方式仅仅非常难以或者完全不能与新的材料结合。
在周向方向上看，在径向方向上布置在相应的永磁铁下方的各向异性的软磁的烧结材料优选地至少沿着相应的永磁铁在轴向方向上的一半延伸部延伸。各向异性的软磁的烧结材料尤其是沿着相应的永磁铁在周向方向上的完整的延伸部延伸并且也许甚至超出。
为了完整性起见，联系到用于电机的磁各向异性的材料指明了这种类型的物质在磁阻电机中的应用。因此，例如由GB1114562A公开了一种磁阻电机形式的机电机器，其具有带有定子绕组的定子和转子。转子包括磁性物质，其提供了用于通过定子绕组产生的磁通的磁通路，其中磁性材料这样地布置，即相应的磁阻的量级取决于转子相对于定子的位置，其中磁性物质作为各向异性的物质的堆叠的叠片组存在，并且叠片基本上平行于机器的轴线延伸。此外，由JP4343281B2和JPH11055911A公开了一种具有转子的磁阻电机，其中转子具有偶数个磁极以及一种物质，该物质具有材料的晶粒，其中晶粒由铁或者铁合金组成并且具有磁各向异性。
在本发明的一个优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁布置为，使得相应的d磁通量沿着相应的d轴线增强，并且相应的q磁通量沿着相应的q轴线减弱。
d轴线或者q轴线也被描述为直接轴线或者横轴线，其中，在电机的运行期间存在的、或期待的磁通量可以沿着d轴线或者q轴线以d磁通量或者q磁通量分量的方式分解。d磁通量以已知的方式与转矩相关。
如果从垂直于旋转轴线的穿过转子的横截面上看，在提出的转子中，相应的d轴线通常沿着相应的直线布置，旋转轴线和相应的磁极处于该直线上。相应的q轴线通常相符地沿着相应的直线布置，旋转轴和在两个相邻的磁极之间的中点布置在该直线上。然而，在转子的特定的设计方案中，相应的d轴线和q轴线的位置也与之偏离。
提出的转子在此这样地设计，即相应的d磁通量增强并且相应的q磁通量减弱。因此，相应的d磁通量穿过相应的磁极的至少一个永磁铁增强。在此，该增强或者减弱涉及到具有可比较的软磁物质的转子，然而该物质不具有磁各向异性。
相应的q磁通量的减弱意味着对于q磁通量的磁阻的提高。这具有优点，即电枢横向场可以稍强地设计，由此磁回路尤其稍少地饱和并且改善了转矩电流线性。结果是更好的调节性能和更高的可实现的转矩。此外，用于q磁通量的较高的磁阻降低了横向电感Lq。因此，在横向电抗上的电压下降更小，由此能够以更高的电流进行驱动，并因此可以实现在电压边界处的更高的转矩和功率。
在本发明的另外的优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料的轻方向至少部分地基本上沿着相应的d轴线指向。
在轻方向和在电机运行期间存在的或者期待的相应的d轴线或者相应的d磁通量因此处于优选0°的角度。例如对于转子而言，期待的或者存在的d磁通量特别是通过测量、计算或者模拟来测定。在本申请文件的框架中，当在轻方向和相应的d轴线或者相符的d磁通量之间角度位于0°至15°、尤其是从0°至40°之间时，然而轻方向也适用于基本上沿着相应的d轴线指向。该角度范围也应该在本申请的其他地方作为依据，在这些地方，两个方向同样应该基本上彼此垂直地指向，或者一个方向基本上沿着另一个方向指向。
通过各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上沿着相应的d轴线的指向，相比于无磁各向异性的物质而言，降低了用于d磁通量的磁阻。由此增大的d磁通量伴随着更大的可实现的转矩。
可替换地或者附加地提出的，各向异性的软磁的烧结材料的重方向至少部段式地基本上垂直于相应的d轴线指向。
在本发明的另外的优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料的轻方向至少部段式地基本上垂直于相应的q轴线指向。
因此，在轻方向和在电机运行时存在的或者期待的相应的q轴线或者相符的q磁通量之间角度为90°，尤其是从75°至90°，或者从50°至90°，如上所述。
通过各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上垂直于相应的q轴线的指向，相比于无磁各向异性的物质而言，增大了用于q磁通量的磁阻。该增大的q磁通量伴随着更小的电枢反作用。
可替换地或者附加地提出的，各向异性的软磁的烧结材料的重方向至少部段式地基本上沿着相应的q轴线指向。
在本发明的另外的优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁这样地布置，即各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上垂直于q磁通量，尤其是在相应的q磁通量侵入到各向异性的软磁的烧结材料中或者转子中的位置处。
因此，在轻方向并且在电机运行时存在的或者期待的相应的q磁通量之间角度优选为90°，尤其是从75°至90°，或者从50°至90°，如上所述。
例如，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁可以这样地布置，即所述角度仅仅存在于在相应的q磁通量侵入到各向异性的软磁的烧结材料中或述转子中的位置处。尤其是当转子在其径向外侧面上一直具有永磁铁或者各向异性的软磁的烧结材料时，相应的q磁通量侵入到各向异性的软磁的烧结材料中的位置、或者相应的q磁通量侵入到转子中的位置通常是相同的，从而在该位置处应该存在所述角度。
然而，如果转子在其径向外表面上具有除了带有永磁铁以及也许带有各向异性的软磁的烧结材料的区域之外，还具有至少一个另外的区域，因此可以提出，即优选地在相应的q磁通量侵入到各向异性的软磁的烧结材料的位置处存在所述的角度，其中，可以附加的或者可替换地提出，也在相应的q磁通量侵入到转子或者相应的另外的区域中的位置处考虑该角度。优选的是，在具有至少一个这种类型的另外的区域的转子的情况中，相应的q磁通量的至少占大多数的部分以所述的角度侵入到各向异性的软磁的烧结材料中。
此外，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁可以这样地布置，即能够一直沿着在各向异性的软磁的烧结材料内部设定的或者期待的相应的q磁通量考虑所述的角度。例如对于转子而言，期待的或者存在的q磁通量特别是通过测量、计算或者模拟来测定，其中，各向异性的软磁的烧结材料这样地设计，即尤其是沿着穿过各向异性的软磁的烧结材料的测定的q磁通量的大部分或者完整的路段，轻方向与测定的q磁通量成所述的角度。优选的是，各向异性的软磁的烧结材料这样地设置，即其沿着穿过转子的测定的q磁通量的大部分或者完整的路段设置。
相应地适用于这样位置，在该位置中，相应的q磁通量从该各向异性的软磁的烧结材料或者从转子中溢出。
通过各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上垂直于相应的q磁通量，相比于无磁各向异性的物质，用于q磁通量的磁阻增大。由此降低的q磁通量伴随着减小的电枢反作用。
可选地或者附加地提出，各向异性的软磁的烧结材料的重方向基本上沿着相应的q磁通量指向。
在本发明的另外的优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁这样地布置，即各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上平行于相应的d磁通量，尤其在相应的d磁通量侵入到各向异性的软磁的烧结材料的位置处。
在轻方向和在电机运行时存在的或者期待的相应的d磁通量之间的角度优选地为0°，尤其是从0°至15°，或者从0°至40°，如上所述。
例如，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁可以这样地布置，即所述角度仅仅存在于在相应的q磁通量或相应的d磁通量的大部分侵入到各向异性的软磁的烧结材料中的位置处。通常，永磁铁在此这样地布置，即相应的d磁通量或者相应的d磁通量的大部分通过永磁体侵入到转子中，并且接下来径向向内地继续侵入到各向异性的软磁的烧结材料中。尤其是在相应的d磁通量或者相应的d磁通量的大部分侵入到各向异性的软磁的烧结材料的位置处，因此应该存在所述的角度。
此外，各向异性的软磁的烧结材料和多个永磁铁可以这样地布置，即能够一直沿着在各向异性的软磁的烧结材料内部设定的或者期待的相应的d磁通量考虑所述的角度。例如对于转子而言，期待的或者存在的d磁通量特别是通过测量、计算或者模拟来测定，其中，各向异性的软磁的烧结材料这样地设计，即尤其是沿着穿过各向异性的软磁的烧结材料的测定的d磁通量的大部分或者完整的路段，轻方向与测定的d磁通量成所述的角度。优选的是，各向异性的软磁的烧结材料这样地设置，即其沿着穿过转子的测定的d磁通量的大部分或者完整的路段设置。
相应地适用于这样位置，在该位置中，相应的d磁通量从该各向异性的软磁的烧结材料中溢出。
通过各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上平行于相应的d磁通量，相对于无磁各向异性的物质，用于d磁通量的磁阻增大。由此增大的d磁通量伴随着较大的可实现的转矩。
在本发明的另外的优选的设计方案中，转子具有设计成基本上圆柱形的内部部件，该内部部件包括软磁的或者无磁的物质，其中，各向异性的软磁的烧结材料从相应的磁极的至少一个永磁铁出发沿着相应的d轴线向着内部部件布置，其中，各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上沿着相应的d轴线指向。
该内部部件可以例如具有由常见的电工钢板制成的叠片组，其中，叠片在轴向方向上堆叠。内部部件也可以具有中间的穿孔，从而使内部部件设计成基本上空心圆柱体形的。
为每个磁极设置至少一个相应的永磁铁，其中相应的d轴线通常沿着相应的直线布置，旋转轴线和相应的磁极处于该直线上。从相应的永磁铁出发，各向异性的软磁的烧结材料径向向内地布置，其轻方向基本上沿着相应的d轴线指向。对于每个磁极来说，在此可以设置具有各向异性的软磁的烧结材料的分离的区域。在此，当在轻方向和相应的d轴线之间存在0°或者从0°至15°，尤其是从0°至40°的角度时，轻方向应该适合作为基本上沿着相应的d轴线指向。因此，总体上给出了用于相应的磁极的各向异性的软磁的烧结材料的基本上在径向方向上指向的轻方向。尤其是，对应于相应的磁极的各向异性的软磁的烧结材料的相应区域的轻方向平行于参考在周向方向上的相应区域的中心的径向方向。
各向异性的软磁的烧结材料和相应的磁极的至少一个永磁铁的这种类型的布置产生了对相应的d磁通量沿着在转子内部具有相对较小的磁阻的路径的良好引导的作用。因此实现了相对大的可实现的转矩。
优选地是，在周向方向上在两个相邻的磁极之间的相应的磁铁之间保留了相应的间隙，该间隙在径向方向上达到直至基本上圆柱形的内部部件。因此形成了各一个用于每个磁极的具有各向异性的软磁的烧结材料的区域，其中各两个相邻的区域通过相应的间隙彼此隔开。因此，磁极在径向方向上从转子从伸出，相反间隙分别呈现出转子的一种弯曲类型。
在这样设计的转子中，所述的间隙产生了再次减小的相应的q磁通量的作用。一方面这导致了在转子内部的相应的q磁通量的减小的导磁性，并且另一方面导致了通过相比于相应的磁极的变大的气隙。
在本发明的一个可替换的优选的设计方案中，转子具有内部部件，该内部部件包括软磁的或者无磁的材料，其中，垂直于旋转轴看，内部部件在n个磁极的转子时基本上具有(2*n)个角的多边形的横截面、并且n大于或者等于四，其中，(2*n)个角的多边形基本上是规则的n角多边形，该多边形的n个角分别地通过斜边替代，从而使(2*n)个角的多边形具有n个长侧和n个短侧，其中，从相应的磁极的至少一个永磁铁出发，沿着相应的d轴线向着内部部件的相应的长侧布置各向异性的软磁的烧结材料，其中，各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上沿着相应的d轴线指向。
对于四极转子来说，该内部部件因此具有八个角的横截面。该多边形基本上是规则的n角多边形，其中，多边形的角通过斜边代替。因此，该多边形具有n个长侧和n个短侧，其中短侧优选地对应于n个斜边。
相应的磁极的多个永磁铁和分别配属的各向异性的软磁的烧结材料在此向外地布置在n个长侧的延长部中，相反，在磁极之间的所述的间隙处于n个短侧上。原理上也可以提出，多个永磁铁和分别配属的各向异性的软磁的烧结材料也可以向外地布置在n个短侧的延长部中。
因为根据该实施例的转子与前述的实施例的转子有很多相似性，因此对于其他细节，尤其是相关于磁通量方面参考之前的实施例的实施。
在本发明的一个可替换的优选的设计方案中，转子具有内部部件，该内部部件包括软磁的或者无磁的材料，其中，垂直于旋转轴看，内部部件在n个磁极的转子时基本上具有规则的n角的多边形的横截面、并且n大于或者等于四，其中这样布置内部部件，即从旋转轴至垂直于旋转轴观察的内部部件的多边形的相应的角点的相应的第一连接线基本上沿着相应的d轴线指向，其中，垂直于旋转轴看，相应的磁极的至少一个永磁铁径向在外部地与相应的角点连接地布置，其中，各向异性的软磁的烧结材料径向在外部地与内部部件的相应的径向外表面连接地布置，其中，各向异性的软磁的烧结材料在径向方向上延伸直至相应的磁极的至少一个永磁铁，其中，各向异性的软磁的烧结材料的轻方向在两个相邻的角点之间分别基本上沿着相应的第二连接线指向，第二连接线连接两个相邻的角点。
该内部部件可以例如具有由常见的电工钢板制成的叠片组，其中，叠片在轴向方向上堆叠。内部部件也可以具有中间的穿孔。对于具有两个磁极对、也就是四个磁极的转子而言，内部部件基本上具有正方形的横截面，其中，通常在n个磁极的转子中，基本上设置有用于内部部件的规则的n角的横截面。相应地，用于具有三个或者四个磁极对的内部部件具有基本上规则的六边形或者八边形的横截面。
对于在四磁极的转子时的正方形横截面的实例而言，内部部件这样地布置，即从旋转轴看，正方形的相应的角点沿着相应的d轴线指向。因为相应的d轴线通常沿着相应的直线布置，旋转轴线和相应的磁极处于该直线上，因此相应的磁极的至少一个永磁铁也布置为径向在外部地与相应的角点连接。这也相应地适用于具有超过四个磁极的转子。
此外提出，各向异性的软磁的烧结材料在外部地与内部部件的相应的外表面连接地布置，该各向异性的软磁的烧结材料在径向方向上延伸直至相应的永磁铁。对于内部部件的相应的外表面而言，具有各向异性的软磁的烧结材料的区域在穿过旋转轴的横截面上看因此具有基本上圆形扇段的横截面。相应的圆形扇段在此径向向内地通过内部部件的外表面限定，该外表面表现出了相应的圆弧。相应的圆形扇段通过相应的永磁铁和/或转子的表面径向向外地封闭。在此，对于每个圆形扇段提出，处于其中的各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上沿着相应的圆弧指向，从而使相应的轻方向基本上垂直于在两个相邻的磁极之间的相应的角平分线。
通过这样的布置确保的是，在相应的磁极的至少一个永磁铁时进入到转子中的或者中从转子中溢出的相应的d磁通量能够损失极少地引导穿过转子。这由此实现的是，各向异性的软磁的烧结材料提供了相应的磁极至相邻磁极的相应的连接路径，其中，转子沿着相应的连接路径通过各向异性的软磁的烧结材料和其轻方向的指向具有高的导磁性。同时，通过这种布置，相应的q磁通量在转子中的侵入变难，这是因为各向异性的软磁的烧结材料的轻方向或者重方向基本上垂直于或者平行于相应的、期待的q磁通量指向。
在本发明的另一个优选的设计方案中，提出了具有各向异性的软磁的烧结材料的相应的磁极区域，其中，相应的磁极区域在径向方向从相应的磁极的至少一个永磁铁开始径向向内地布置，其中相应的磁极区域的各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上沿着相应的d轴线指向，其中在两个在周向方向上彼此跟随地布置的磁极区域之间布置有各一个具有各向异性的软磁的烧结材料的中间区域，其中，相应的中间区域的各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上垂直于相应的q轴线指向。
为每个磁极设置至少一个相应的永磁铁，其中相应的d轴线通常沿着相应的直线布置，旋转轴线和相应的磁极处于该直线上。从相应的永磁铁出发，径向向内地设置有具有各向异性的软磁的烧结材料的相应的磁极区域，其轻方向基本上沿着相应的d轴线指向。当在轻方向和相应的d轴线之间存在0°或者从0°至15°，尤其是从0°至40°的角度时，轻方向在此应该适合作为基本上沿着相应的d轴线指向。因此，总体上给出了用于相应的磁极区域的各向异性的软磁的烧结材料的基本上在径向方向上指向的轻方向。尤其是，相应的磁极区域的各向异性的软磁的烧结材料的轻方向平行于参考相应的磁极区域的在周向方向看的中心的径向方向。
在两个相邻的磁极区域之间设置有各一个中间区域，其具有各向异性的软磁的烧结材料。在此，相应的中间区域的各向异性的软磁的烧结材料的轻方向基本上垂直于相应的q轴线指向，从而在相应的q轴线和相应的轻方向之间存在90°或者从75°至90°，尤其是从50°至90°的角度。
可选地或者附加地提出，相应的中间区域的各向异性的软磁的烧结材料的重方向基本上沿着相应的q轴线指向，从而使在相应的q轴线和相应的重方向之间存在0°或者从0°至15°，尤其是从0°至40°的角度。
磁极区域和中间区域的这样地指向的、相应的轻方向或者重方向为相应的d磁通量提供了以相对较高的导磁性穿过转子的路径，相反，为相应的q磁通量提供了以相对较低的导磁性穿过转子的路径。这导致了相应的d磁通量增强并且相应的q磁通量变弱。
优选的是，相应的中间区域在径向方向上比相应的磁极区域并且尤其比相应的永磁铁稍微更加向外地延伸。因此，在周向方向上在相应的磁极区域之间保留出相应的槽。因此，磁极在径向方向上从转子中伸出，相反，这些槽相应地展示了转子的一种弯曲类型。
所述的槽在这样设计的转子中产生了再次减小的相应的q磁通量的作用。一方面这导致在转子内部的相应的q磁通量的减小的导磁性并且另一方面导致了通过相比于相应的磁极的变大的气隙。
在本发明的另一个优选的设计方案中，，各向异性的软磁的烧结材料设计为一个或者多个线束。
优选的是，轻方向在此沿着线束并且重方向垂直于线束指向。通过各向异性的软磁的烧结材料作为线束的设计方案，实现了对相应的d磁通量沿着相应的线束的特别有针对性的引导。相反，垂直于相应的线束的相应的q磁通量被特别有效地减弱。
在本发明的另一个优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料具有至少1T的饱和通量密度，其中各向异性的软磁的烧结材料可替换地或者附加地具有最高10kA/m，尤其是最高1kA/m的矫顽磁场强度。
各向异性的软磁的烧结材料的这种类型的特性尤其可以使用具有降低的重稀土含量的相对成本低廉的永磁铁，其中，由此可以产生足够大的转矩。
在本发明的另一个优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料沿着轻方向的导磁性μrL大于各向异性的软磁的烧结材料沿着重方向的导磁性μrS至少一个数量级，优选是至少两个数量级，其中，μrL尤其大于20并且μrS小于1.6。
这种类型的各向异性的软磁的烧结材料允许转子的特别有利的设计方案，这是因为相应的d磁通量的增强和相应的q磁通量的减弱是尤其显著的。
优选的是，轻方向和重方向基本上彼此垂直地指向，从而在轻方向和重方向之间角度优选为90°，尤其是从75°至90°或者从50°至90°。
在本发明的另外的优选的设计方案中，各向异性的软磁的烧结材料包括钕铁硼，尤其是软磁的钕铁硼。
优选的是，转子具有空心轴。
附图说明
接下来根据在图中示出的实施例进一步对本发明进行说明和描述。图中示出：
图1至5是根据本发明的转子的第一至五实施例的横截面。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的转子的第一实施例的横截面。转子能够围绕旋转轴10旋转，并且在其径向外侧面上具有多个用于形成两个磁极对的永磁铁1。转子具有在径向上比多个永磁铁1更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料2，该各向异性的软磁的烧结材料具有轻方向3和重方向4。在本实施例的框架中，每个磁极都设置有具有各向异性的软磁的烧结材料2的单独的区域。
如在图1中所见，转子对于相应的磁极对具有d轴线6和q轴线8，其也被称为直接轴线或者横轴线。在相符的电机的运行期间存在的磁通量可以沿着相应的d轴线或者q轴线以d磁通量或者q磁通量分量的方式分解。
在此，这样的材料和物质可以作为各向异性的软磁的烧结材料2使用，其一方面具有小于100kA/m的矫顽磁场强度，并且另一方面在沿着其轻方向3的导磁性大于沿着其重方向4的导磁性。优选的是，重方向4在此基本上垂直于轻方向3。
此外，转子具有设计成基本上圆柱形的内部部件9，其包括软磁的或者无磁的材料。内部部件9例如可以设计成空心圆柱形，借此可以容纳空心轴。从相应的磁极的相应的永磁铁出发，各向异性的软磁的烧结材料2沿着相应的d轴线向着内部部件9地布置，其中，各向异性的软磁的烧结材料2的轻方向3基本上沿着相应的d轴线指向。
各向异性的软磁的烧结材料2和多个永磁铁1尤其这样地布置，即相应的d磁通量5沿着相应的d轴线6增强，并且相应的q磁通量7沿着相应的q轴线8变弱。
在本实施例的框架中，在两个相邻的磁极的相应的永磁铁之间保留相应的间隙，其中相应的间隙在径向方向上达到圆柱形的内部部件9。磁极在径向方向上相应地从转子中伸出，相反这些间隙呈现出转子的各一种弯曲类型。
图2示出了根据本发明的转子的第二实施例的横截面。因为第二实施例具有与第一实施例的一些相似性，因此仅仅对一些区别进行阐述。如图1中的相同的标号在此表示相同的物体。
与第一实施例的区别在于，第二实施例的内部部件9具有八边形的横截面。该八边形基本上是正方形的，其中正方形的角通过斜边代替。因此，该八边形具有四个长侧和四个短侧，其中短侧对应于四个斜边。
相应的磁极的多个永磁铁1和分别配属的各向异性的软磁的烧结材料2在此向外地布置在四个长边的延长部中，相反，在磁极之间的所述的间隙处于四个短侧上。
图3示出了根据本发明的转子的第三实施例的横截面。转子能够围绕旋转轴10旋转，并且在其径向外侧面上具有多个用于形成两个磁极对的永磁铁1。转子具有在径向上比多个永磁铁1更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料2，该各向异性的软磁的烧结材料具有轻方向3和重方向4。
此外，转子具有内部部件9，其包括软磁的或者无磁的物质。该内部部件9例如可以具有沿着旋转轴10延伸的孔，用于容纳空心轴。垂直于旋转轴10看，该内部部件9对于当前的四极转子来说具有基本上正方形的横截面，也就是规则的四角多边形。
该内部部件9这样地布置，即从旋转轴10至内部部件9的正方形的相应的角点11的相应的第一连接线基本上沿着相应的d轴线6指向，其中，垂直于旋转轴10看，相应的磁极的至少一个永磁铁1径向在外部地与相应的角点11连接地布置。
各向异性的软磁的烧结材料2径向在外部地与内部部件9的相应的径向外表面12连接地布置，其中，各向异性的软磁的烧结材料2在径向方向上延伸至相应的磁极的至少一个永磁铁1。各向异性的软磁的烧结材料2的轻方向3在两个相邻的角点11之间分别基本上沿着相应的第二连接线指向，第二连接线连接两个相邻的角点11。
优选的是，各向异性的软磁的烧结材料2的轻方向3因此在两个相邻的磁极之间基本上垂直于相应的q轴线指向，相反，重方向4基本上平行于相应的q轴线指向。
图4示出了根据本发明的转子的第四实施例的横截面。转子能够围绕旋转轴10旋转，并且在其径向外侧面上具有多个用于形成两个磁极对的永磁铁1。转子具有在径向上比多个永磁铁1更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料2，该各向异性的软磁的烧结材料具有轻方向3和重方向4。
转子具有带有各向异性的软磁的烧结材料2的相应的磁极区域13，其中，相应的磁极区域13在径向方向上从相应的磁极的至少一个永磁铁1开始径向向内地布置。相应的磁极区域13的各向异性的软磁的烧结材料2的轻方向3基本上沿着相应的d轴线6指向。
在周向方向上彼此跟随地布置的两个磁极区域13之间布置有各一个具有各向异性的软磁的烧结材料2的中间区域14。相应的中间区域14的各向异性的软磁的烧结材料2的轻方向3基本上垂直于相应的q轴线8指向。
优选的是，具有相应的永磁铁1的相应的磁极区域13在径向方向上比相应的中间区域14更加向外延伸，如图4所示。因此，在周向方向上在相应的磁极区域之间保留相应的槽。
图5示出了根据本发明的转子的第五实施例的横截面。该第五实施例具有与第四实施例的一些相似性。在根据第五实施例的转子中，相应的磁极区域13和中间区域14并未严格地彼此分开，而是更多地彼此重叠。相应地，各向异性的软磁的烧结材料2如此设计，即在两个相邻的磁极之间的轻方向3也就有基本上连续的走向。相应的轻方向3例如在相应的q轴线8的区域中基本上垂直于相应的q轴线8延伸，并且在基本上沿着相应的d轴线6的指向上过渡至相应的d轴线6。
综上，本发明涉及一种用于电机的转子，其中该转子能够围绕旋转轴旋转，并且其中转子在其径向外表面上具有多个用于形成至少一个磁极对的、尤优选是两个或者多个磁极对的永磁铁。此外，本发明涉及一种具有这种类型的转子的电机。为了在具有这种类型的转子的电机中降低电枢反作用而提出，转子至少部段式地具有在径向上比多个永磁铁更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料，其具有轻方向和重方向。

Claims (15)

1.一种用于电机的转子，
其中所述转子能够围绕旋转轴(10)旋转，并且其中所述转子在所述转子的径向外表面上具有用于形成至少一个磁极对的、尤其优选是两个或者多个磁极对的多个永磁铁(1)，
其特征在于，
所述转子至少部段式地具有在径向上比多个所述永磁铁(1)更加在内部的各向异性的软磁的烧结材料(2)，所述各向异性的软磁的烧结材料具有轻方向(3)和重方向(4)。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)和多个所述永磁铁(1)布置为，使得
-相应的d磁通量(5)沿着相应的d轴线(6)增强，并且
-相应的q磁通量(7)沿着相应的q轴线(8)减弱。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)至少部段式地基本上沿着相应的d轴线(6)指向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)至少部段式地基本上垂直于相应的q轴线(8)指向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)和多个所述永磁铁(1)布置为，使得所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)尤其是在相应的所述q磁通量(7)侵入到所述各向异性的软磁的烧结材料(2)中或者所述转子中的位置处基本上垂直于所述q磁通量(7)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)和多个所述永磁铁(1)布置为，使得所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)尤其是在相应的所述d磁通量(5)侵入到所述各向异性的软磁的烧结材料(2)中或者所述转子中的位置处基本上平行于所述d磁通量(5)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述转子具有基本上圆柱形地设计的内部部件(9)，所述内部部件包括软磁的或者无磁的材料，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)从相应的所述磁极的至少一个所述永磁铁(1)出发沿着相应的所述d轴线(6)向着所述内部部件(9)布置，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)基本上沿着相应的所述d轴线(6)指向。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的转子，其中，所述转子具有内部部件(9)，所述内部部件包括软磁的或者无磁的材料，
其中，垂直于所述旋转轴(10)看，所述内部部件(9)在n个磁极的转子时基本上具有(2*n)个角的多边形的横截面、并且n大于或者等于四，
其中，所述(2*n)个角的多边形基本上是规则的n角多边形，所述多边形的n个角分别通过斜边替代，从而使所述(2*n)个角的多边形具有n个长侧和n个短侧，
其中，从所述相应的磁极的至少一个所述永磁铁(1)出发，沿着相应的所述d轴线(6)向着所述内部部件(9)的相应的所述长侧布置所述各向异性的软磁的烧结材料(2)，
其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)基本上沿着相应的所述d轴线(6)指向。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的转子，其中，所述转子具有内部部件(9)，所述内部部件包括软磁的或者无磁的材料，
其中，垂直于所述旋转轴(10)看，所述内部部件(9)在n个磁极的转子时基本上具有规则的n角的多边形的横截面、并且n大于或者等于四，
其中，所述内部部件(9)布置为，使得从所述旋转轴(10)至垂直于所述旋转轴(10)观察的所述内部部件(9)的多边形的相应的角点(11)的相应的第一连接线基本上沿着相应的所述d轴线(6)指向，
其中，垂直于所述旋转轴(10)看，相应的所述磁极的至少一个所述永磁铁(1)径向在外部地与相应的所述角点(11)连接地布置，
其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)径向在外部地与所述内部部件(9)的相应的径向外表面(12)连接地布置，
其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)在径向方向上延伸直至相应的所述磁极的至少一个所述永磁铁(1)，
其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)在两个相邻的角点(11)之间相分别基本上沿着相应的第二连接线指向，所述第二连接线连接两个相邻的角点(11)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，设置有具有所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的相应的磁极区域(13)，
其中相应的所述磁极区域(13)在径向方向上从相应的所述磁极的至少一个所述永磁铁(1)开始径向在内部地布置，
其中相应的所述磁极区域(13)的所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)基本上沿着相应的所述d轴线(6)指向，
其中，在周向方向上彼此跟随地布置的两个磁极区域(13)之间分别布置有具有所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的中间区域(14)，
其中，相应的所述中间区域(14)的所述各向异性的软磁的烧结材料(2)的所述轻方向(3)基本上垂直于相应的所述q轴线(8)指向。
11.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的物质(2)设计为一个或者多个线束。
12.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，
所述各向异性的软磁的烧结材料(2)具有至少1T的饱和通量密度，和/或
其中所述各向异性的软磁的烧结材料(2)具有最高10kA/m，尤其是1kA/m的矫顽磁场强度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)沿着所述轻方向(3)的导磁性μrL大于所述各向异性的软磁的烧结材料(2)沿着所述重方向(4)的导磁性μrS至少一个数量级，优选是至少两个数量级，其中，μrL尤其大于20并且μrS小于1.6。
14.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述各向异性的软磁的烧结材料(2)包括钕铁硼，尤其是软磁的钕铁硼。
15.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的转子的电机。
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