CN107431421A - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机(100)，其具有定子(10)，通过空气间隙(11)与所述定子(10)隔离的转子(12)，多个布置在所述转子(12)上的永磁体(13)，其中，所述转子(12)具有至少两个容纳区域(15)，所述容纳区域朝向所述空气间隙开口地构造，其中，每个容纳区域(15)分别置入多个永磁体(13、13′、13″)中的一个，其中，在所述转子(12)上布置至少一个金属元件(18)，使得所述至少一个金属元件(18)构成在所述空气间隙(11)和布置在容纳区域(15)中的永磁体(13、13′、13″)之间的分隔壁。

Description

电机
本发明涉及一种电机，其具有定子，通过空气间隙与定子隔离的转子和多个布置在转子上的永磁体。
这种电机、尤其永磁体励磁同步电机形式的电机，例如可以作为驱动电机用在电动车或者混合动力车辆中。但是在要求高转速的工业应用、例如纺织机或者确定的机床领域中也可以考虑使用这种电机。
对于这种电机已知的是，永磁体藏于转子中，这意味着永磁体完全被转子片包围。为此，转子具有多个容纳区域，容纳区域分别完全被转子片包围，并且相对于构造在转子和定子之间的空气间隙有间距地布置。通常在各容纳区域中布置两个永磁体。然而，由于需要永磁体具有高转速，所以该电机具有较大的重量，并且也具有升高的安装空间需求，因为转子必须具有比较大的最小所需尺寸，以便能把两个永磁体容纳在一个容纳区域中。
为了避免该缺点，例如由专利文献EP 1 458 077 A1和US 2002/0036436 A1中已知一种每个容纳区域仅布置一个永磁体的电机。但是这种电机大多具有被降低的电磁效率。
因此本发明要解决的技术问题在于，提供一种电机，其特点是在降低重量和降低安装空间需求的同时具有较高的电磁效率。
上述技术问题按照本发明地通过独立权利要求的特征解决。有利的设计方案和改进设计方案在从属权利要求中给出。
按照本发明的电机，其特点是，转子具有至少两个容纳区域，所述容纳区域朝向空气间隙开口地构造，其中，每个容纳区域分别置入多个永磁体中的一个，其中，在转子上布置至少一个金属元件，使得所述至少一个金属元件构成在空气间隙和布置在容纳区域中的永磁体之间的分隔壁。
所述转子为各永磁体都具有单独的容纳区域。在转子上，在容纳区域中分别布置至少两个、优选多于两个的永磁体。所述容纳区域优选分别以在转子上、尤其在转子的位于径向外部的、与朝向定子构造的空气间隙相邻的边缘区域上的凹陷部的形式构造。所述容纳区域朝向空气间隙开口地构造，使得布置在容纳区域中的永磁体没有完全被转子的材料、尤其转子片包围。布置在容纳区域中的永磁体相反仅区域式地被转子的材料包围。永磁体尤其是在朝向转子中心指向的侧面或者说外廓上被转子的材料包围，相反的是，永磁体在朝向空气间隙指向的侧面或者说外廓上优选不被转子的材料包围。
永磁体因而优选地布置在转子的位于径向外部的边缘区域上。因此，在按照本发明的解决方案中，永磁体与构造在转子和定子之间的空气间隙的分离不通过转子的材料进行，而是通过至少一个金属元件进行，所述金属元件构成在永磁体和空气间隙之间的分隔壁。所述金属元件可以构造为相对于转子独立的部件并且例如借助粘接、铆接、螺纹连接或者焊接固定在转子上。所述金属元件优选封盖或者说覆盖容纳区域的朝向空气间隙开口的部段。所述金属元件优选地在转子的整个圆周上延伸，使得正好一个金属元件能把所有在转子上分别在容纳区域中布置的永磁体相对于在转子和定子之间的空气间隙分隔或者说分开。所述金属元件例如可以构造为金属环，尤其是在正好一个金属元件把所有在转子上分别在容纳区域中布置的永磁体相对于在转子和定子之间的空气间隙分隔或者说分开时。但是也可以配设多于一个的金属元件，其中，各金属元件可以封盖或者说覆盖一个或者多于一个的容纳区域。例如也可以为每个容纳区域配设单独的金属元件。
每个容纳区域仅布置一个永磁体，可以因为更少数量的永磁体而减小电机的重量，此外，该转子由于对于永磁体的空间需求减小而在其尺寸方面可以构造得更小，使得整个电机能构造的更小，以此可以减小对于电机所需的安装空间需求。同时，由于容纳区域在转子中朝向空气间隙的特殊的构造和永磁体尽可能远地径向外部地在转子的边缘区域上紧邻在转子和定子之间的空气间隙的特殊定位，尽管重量减小并且安装空间需求减小，但还是可以实现电机的特别高的电磁效率。
布置在容纳区域中的永磁体在其形状方面优选地与转子的位于径向外部的区域相配，方法是永磁体的朝空气间隙的方向指向的外廓与转子的外廓相配。永磁体的朝空气间隙的方向指向的外廓在此优选地与转子的外廓相同地构造，使得尽可能远地位于径向外部的永磁体不会负面地影响转子的转动。所述电机因而可以实现高转速并以此实现高效率。
为了能实现电机特别好的电磁效率，永磁体优选地具有透镜形。所述永磁体在透镜形的情况下优选伸长地构造并且具有朝空气间隙的方向指向的外廓和与此相对置地布置的、朝转子中心的方向指向的外廓。
例如，永磁体的朝空气间隙指向的外廓可以朝空气间隙的方向或者朝转子中心的方向拱曲地构造。若永磁体的朝空气间隙指向的外廓朝空气间隙的方向并且以此径向向外地拱曲，则永磁体在其朝空气间隙的方向指向的外廓上优选地具有凸出的构造。若永磁体的朝空气间隙指向的外廓朝转子中心的方向并且以此径向向内地拱曲，则永磁体在其朝空气间隙的方向指向的外廓上优选地具有内凹的构造。
永磁体的朝转子中心指向的外廓同样可以朝空气间隙的方向和朝转子中心的方向拱曲地构造，使得永磁体的朝转子中心指向的外廓也可以具有凸出的或者内凹的构造。
还可以实现的是，永磁体的朝转子中心的方向指向的外廓构造为平的，并且以此正好不具有拱曲，而是直线式地构造。
为了能实现永磁体的进一步改善的磁作用，各容纳区域可以具有至少一个以空气填充的区域，该区域可以构造在置入容纳区域的永磁体和限定容纳区域的壁之间。容纳区域的以空气填充的区域因此直接相邻在各布置在容纳区域中的永磁体上。
优选地在此可以规定，各容纳区域具有以空气填充的第一区域和以空气填充的第二区域，其中，以空气填充的第一区域优选地与以空气填充的第二区域对置地布置。以此可以使得布置在容纳区域中的永磁体直接与容纳区域的两个以空气填充的区域邻接，以此能进一步改善永磁体的磁作用。优选地，永磁体在其朝空气间隙指向的外廓和其朝转子中心指向的外廓之间的过渡区域中邻接容纳区域的以空气填充的区域。
为了能进一步减小电机的结构尺寸，所述至少一个金属元件具有尽可能小的厚度，使得通过金属元件构造的、在永磁体和空气间隙之间的分隔壁可以构造得非常薄。优选地，所述金属元件具有的厚度为转子的厚度的1/8至1/12。
所述至少一个金属元件优选地在分别在转子的两个相邻的容纳区域之间构造的、位于径向外部的边缘区域上固定，以此可以实现金属元件在转子上节省空间的、防脱落的固定。金属元件在转子上的固定优选地在转子的整个圆周上在转子的各容纳区域之间进行。
所述至少一个金属元件可以构造为相对于转子的独立的部件。但是，所述至少一个金属元件也可以与转子一体式地构造。所述转子和金属元件就可以一同由板材构造，尤其剪裁或者冲裁制造。
此外，按照本发明通过一种车辆解决前述技术问题，该车辆具有如上所述的构造和改进的电机。
下面根据附图结合本发明优选实施例的说明进一步展示本发明的其他改进措施。
附图中：
图1示出按照本发明的电机的剖切示意图，
图2示出按照本发明的可能的设计方案的永磁体的剖切示意图，
图3示出按照本发明的另一种可能的设计方案的永磁体的剖切示意图。
在图1中以剖切视图示出的电机100具有定子10、通过空气间隙11与定子10分隔的转子12和多个布置在转子12上的永磁体13。
定子10具有多个相邻地布置的、槽形的中断部14，用于容纳在此未示出的线圈。转子12抗扭地布置在转子轴25上。
永磁体13在转子12的外圆周上分布地布置，使得相互有间距地布置的永磁体13构成一种转子12的径向外部的环件。
为了容纳永磁体13，转子12具有多个容纳区域15，其中，容纳区域15的数量与永磁体13的数量一致。在每个容纳区域15中分别布置正好一个永磁体13。
所述容纳区域15构造在转子12的位于径向外部的边缘区域16上。容纳区域15以凹陷部的形式、在此以朝转子中心17的方向拱曲地构造的凹陷部的形式构造在转子12的位于径向外部的边缘区域16上。所述容纳区域15以此直接向在转子12和定子10之间的空气间隙11邻接地构造，使得布置在容纳区域15中的永磁体13也紧邻空气间隙11地布置。
容纳区域15朝向空气间隙11敞开地构造。在此所示的设计方案中，布置在容纳区域15中的永磁体13相对于空气间隙11的分隔，不是通过转子12的一部分、尤其通过转子片构成的，布置在容纳区域15中的永磁体13与空气间隙11之间的分隔是借助金属元件18进行的，所述金属元件如下所述地固定在转子12上，即金属元件18构成在空气间隙和布置在容纳区域15中的永磁体13之间的分隔壁。所述金属元件18在此是以金属环的形式构造的。
所述金属元件在转子的整个圆周、尤其外圆周上延伸，使得仅配设一个金属元件18，用于把所有在转子12上在各容纳区域15中布置的永磁体13相对于在转子12和定子10之间的空气间隙11分隔。所述金属元件18构造得非常薄，其中，在此所示的金属元件18具有厚度d，该厚度约为转子12的厚度D的1/10。
金属元件18直接地在转子12的位于径向外部的边缘区域16上分别在两个相邻地布置的容纳区域15之间固定。
为了能实现电机100的良好的电磁效率，永磁体13分别具有透镜形状，其中，该透镜形状可以以不同的设计方案构造。
图1中所示的永磁体13具有朝空气间隙11指向的外廓19，其朝空气间隙11的方向拱曲地构造。永磁体13的朝空气间隙11指向的外廓19因而向外拱曲地构造并且具有凸出的结构。永磁体13的朝转子中心17的方向指向的外廓20与朝空气间隙11的方向指向的外廓19对置地构造，并且同样向外拱曲地构造，方法是朝转子中心17的方向指向的外廓20朝转子中心17的方向拱曲地构造。永磁体13的朝转子中心17的方向指向的外廓20因而同样具有凸出的构造。
通过永磁体13的朝空气间隙11的方向指向的外廓19的向外拱曲地构造，永磁体13以其朝空气间隙11的方向指向的外廓19与转子12的外廓21相配合。转子12的外廓21与转子12的位于径向外部的外周面一致，并且构成转子12的位于径向外部的边缘区域16的终结处。通过永磁体13的朝空气间隙11的方向指向的外廓19与转子12的外廓21相配的构造，永磁体13与转子12的外廓21基本上齐平地布置或者说构造。
在图2和图3中示出图1所示永磁体13的其他可能的构造。
在图2所示的构造中，永磁体13′的朝空气间隙11的方向指向的外廓19′朝转子中心17的方向拱曲地构造，使得永磁体13′的朝空气间隙11的方向指向的外廓19′由于向内指向的拱曲而凹形地构造。永磁体13′的朝转子中心17的方向指向的外廓20′相反地不具有拱曲，而是平的并且以此直线式地构造。
在图3所示的构造中，永磁体13″的朝空气间隙11的方向指向的外廓19″朝空气间隙11的方向拱曲地构造，使得永磁体13″的朝空气间隙11的方向指向的外廓19″由于向外指向的拱曲而凸形地构造。永磁体13″的朝转子中心17的方向指向的外廓20″同样具有朝空气间隙11的方向构造的拱曲，使得永磁体13″的朝转子中心17的方向指向的外廓20″向内拱曲地构造并且以此具有凹形地的构造。
在图1所示的设计方案中，容纳区域15没有完全被永磁体13填充，相反的是，容纳区域15具有以空气填充的第一区域22和以空气填充的第二区域23，如图1剖切图所示，以空气填充的第一区域22和以空气填充的第二区域23相互对置地构造。以空气填充的区域22、23分别在置入容纳区域15的永磁体13和限定容纳区域15的壁24之间构造。永磁体13因此直接邻接以空气填充的区域22、23，其中，永磁体13在其朝空气间隙11的方向指向的外廓19和其朝转子中心17指向的外廓20之间的过渡区域中向以空气填充的区域22、23上邻接。
本发明在其实施方式方面不受上述优选实施例的限制。确切地说，可想到多种甚至在基本上其他类型的实施方式条件下也能利用所示解决方案变型设计。总之，由权利要求、说明书或者附图得到的技术特征和/或优点、包括设计细节、空间布局和方法步骤，都可以单独地或者以各种组合地作为本发明基本构思。
附图标记列表
100 电机
10 定子
11 空气间隙
12 转子
13、13′、13″ 永磁体
14 中断部
15 容纳区域
16 边缘区域
17 转子中心
18 金属元件
19、19′、19″ 永磁体外廓
20、20′、20″ 永磁体外廓
21 转子外廓
22 以空气填充的第一区域
23 以空气填充的第二区域
24 壁
25 转子轴

Claims (12)

1.一种电机(100)，其具有
定子(10)，
通过空气间隙(11)与所述定子(10)隔离的转子(12)，和
多个布置在所述转子(12)上的永磁体(13)，
其特征在于，所述转子(12)具有至少两个容纳区域(15)，所述容纳区域朝向所述空气间隙(11)，其中，每个容纳区域(15)分别置入多个永磁体(13、13′、13″)中的一个，其中，在所述转子(12)上布置至少一个金属元件(18)，使得所述至少一个金属元件(18)构成在所述空气间隙(11)和布置在容纳区域(15)中的永磁体(13、13′、13″)之间的分隔壁。
2.按照权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述永磁体(13、13′、13″)的朝空气间隙(11)的方向指向的外廓(19、19′、19″)与所述转子(12)的外廓(21)相配。
3.按照权利要求1或2所述的电机(100)，其特征在于，所述永磁体(13、13′、13″)具有透镜形状。
4.按照权利要求1至3之一所述的电机(100)，其特征在于，所述永磁体(13、13′、13″)的朝空气间隙(11)的方向指向的外廓(19、19′、19″)朝空气间隙(11)的方向或者朝转子中心(17)的方向拱曲地构造。
5.按照权利要求1至4所述的电机(100)，其特征在于，所述永磁体(13、13′、13″)的朝转子中心(17)的方向指向的外廓(20、20′、20″)朝空气间隙(11)的方向或者朝转子中心(17)的方向拱曲地构造。
6.按照权利要求1至4之一所述的电机(100)，其特征在于，所述永磁体(13、13′、13″)的朝转子中心(17)的方向拱曲的外廓(20、20′、20″)构造为平的。
7.按照权利要求1至6之一所述的电机(100)，其特征在于，各容纳区域(15)具有至少一个以空气填充的区域(22、23)，以空气填充的区域(22、23)构造在置入容纳区域(15)的永磁体(13、13′、13″)和限定所述容纳区域(15)的壁(24)之间。
8.按照权利要求7所述的电机(100)，其特征在于，各容纳区域(15)具有以空气填充的第一区域(22)和以空气填充的第二区域(23)，其中，以空气填充的第一区域(22)与以空气填充的第二区域(23)对置地布置。
9.按照权利要求1至8之一所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个金属元件(18)具有厚度d，厚度d为转子(12)的厚度D的1/8至1/12。
10.按照权利要求1至9之一所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个金属元件(18)固定在在转子(12)的每两个相邻的容纳区域(15)之间构造的、位于径向外部的边缘区域(16)上。
11.按照权利要求1至10之一所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个金属元件(18)与转子(12)一体式地构造。
12.一种车辆，其具有按照权利要求1至11之一所述的电机(100)。
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