CN108347111B - 用于电机的转子 - Google Patents

Abstract

为了提供一种用于电机的转子(100)、尤其用于永磁激励的同步电机的转子叶片，所述转子能够良好且无额外材料投入地降低由于径向力密度振幅所导致的声学敏感性而规定，所述转子具有至少一个用于各自容纳一个磁体(13、14)的磁体槽(11、12)，其中，所述磁体槽(11、12)在径向上完全被转子(100)包围，并且其中，所述磁体分别具有朝向转子(100)的周向面的第一端面(15、15a)和背离转子(100)的周向面的第二端面(16、16a)，其中，所述磁体槽(11、12)在磁体的第一端面(15、15a)的区域中具有一种造型(17、18)，其中，所述造型(17、18)通过第一区域(20、20a)与第一端面(15、15a)邻接，并且通过至少一个第二区域(21、21a)沿转子的周向在磁体(13、14)的侧面延伸。

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、尤其是用于永磁激励的同步电机的转子叶片，一种具有转子的永磁激励的同步电机，一种混合动力驱动装置、尤其用于机动车的具有永磁激励的同步电机和/或转子的混合动力驱动装置。

背景技术

在同步电机中对轴进行驱动，方式是，配备永磁体的、与轴相连的转子在旋转磁场中定向，旋转磁场由具有电压加载线圈的定子形成。永磁体被布置在磁体槽中，磁体槽完全被转子包围。已知的是，通过磁体槽上的造型影响转子中的磁通量。磁体槽上造型的几何形状的选择因此成为电机的转矩的重要影响因素。

由文献DE 10 2014 219 894 A1已知具有这种类型造型的转子，用于三角连接中的三相永磁激励的同步电机。为了抑制不期望的环形电流并且为了减少热损耗而规定一种转子，该转子具有用于永磁体的磁体槽，在磁体槽的壁部上成型有多个槽袋。槽袋在永磁体与转子的周向面之间与用于永磁体的磁体槽的朝转子周向面的方向倾斜的角相连地布置。在该设计方式中，造型被实施为在转子中的位于永磁体与转子的周向面之间的刻槽。

此外由文献DE 10 2013 201 199 A1已知一种用于电机的电工叶片，其中，电工叶片分别具有两个成对地V形布置的磁体槽，在磁体槽的径向外部端部上设置了刻槽。在磁体槽的径向内部端部上固定有连接片，在径向内部端部上该端部连接成V形。其他的连接片在磁体的径向外部端部上布置为通向空隙。

此外由文献DE 103 57 502 A1已知一种具有转子的电机，其中，转子具有磁体容纳部，在磁体容纳部上在转子周向的侧面，磁体容纳部上的材料凹空位于转子的内部。

在迄今已知的磁体槽几何设计中显示，形成了径向的动态的力密度振幅，力密度振幅在确定的转速下是声学敏感的。迄今还没有解决方案能够在不损害功率、转矩或材料成本方面的情况下降低径向的力密度振幅。迄今已经通过降低转子中的磁通量并且由此通过降低功率密度使得声学敏感的力密度振幅最小化。作为备案，还可以增大电机的定子与转子之间的空隙。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提供一种转子或电机、尤其是用于永磁激励的同步电机的转子叶片，所述永磁激励的同步电机良好地且在没有额外材料投入的情况下降低由径向激励的力密度振幅所导致的声学敏感性。

所述技术问题按照本发明通过一种用于电机的转子、尤其是用于永磁激励的同步电机的转子叶片解决，所述转子具有至少一个用于各自容纳一个磁体的磁体槽，其中，所述磁体槽在径向上完全被转子包围，并且其中，所述磁体分别具有朝向转子的周向面的第一端面和背离转子的周向面的第二端面，其中，所述磁体槽在磁体的朝向转子的周向面的第一端面的区域中具有一种造型。所述造型通过第一区域与朝向转子的周向面的第一端面邻接，并且通过至少一个第二区域沿转子的周向在磁体的侧面延伸。

在所述造型以外的区域中，磁体槽轮廓遵循磁体的轮廓，从而使得该磁体被固持在磁体槽中。

通过磁体槽几何设计的进一步特殊改进，能够在无功率损害且无额外成本投入的情况下明显降低干扰性的力密度振幅。尤其不需要用于实现新结构的额外的工具，新结构例如是转子槽或其他不与磁体槽结合的结构。磁体槽的几何设计使得进入转子中的永磁体具有降低的电压、尤其空转电压、明显更少的导致声学敏感的谐波。

根据适宜的改进方式规定，第二区域凸耳状地构造。凸耳状在此表示，至少一个第二区域在磁体的侧面沿转子的周向观察从初始宽度沿转子的周向收窄，并且结束于倒圆的端部区域。通过至少一个第二区域的凸耳状的形状形成了转子材料的材料造型，其反向于凸耳状的造型在至少一个第二区域和磁体之间延伸。

根据另一种有利的设计方式规定，在第一区域与至少一个第二区域之间的过渡区域连接条状地构造。对于声学优化来说有利的是，转子铁与磁体之间的区域尽可能狭窄地实施。同时所述造型还应该尽可能宽地沿转子的周向延伸。通过该几何设计使得磁体的离心力通过较宽的区域分布在空隙的上的连接条上，从而提高了抗离心力强度。由此能够使得转子在所述造型与空隙之间的区域沿径向高度狭窄地实施，从而在该区域中形成更少的磁漏损通量并且需要更少的磁体材料。

此外根据适宜的设计方式规定，每两个磁体槽在磁体的背离转子的周向面的第二端面中相互连接并且沿径向倾斜地延伸。由此形成了沿横截面观察磁体槽的V形形状和磁体在磁体槽中V形的布置。两个磁体槽在此构成在转子中的相结合的凹空。通过每两个磁体沿转子周向的V形布置，很好地利用了磁阻激励原理和永磁激励原理，因为在可用的结构空间内形成了最大的基于洛伦兹力的基础转矩和最大的磁阻力矩。通过在转子的d轴线和q轴线上明显不同的感应率很好地利用了磁阻力矩。

此外根据一种优选的实施方式规定，每两个磁体槽在磁体的背离转子的周向面的第二端面的区域中相互连接并且沿径向倾斜地延伸，并且每个磁体槽的至少一个第二区域处于两个磁体之间的区域中，并且两个磁体围成110°至120°之间、优选116°的角度α。然而还可以考虑V形布置的磁体的其他适宜的张开角度。

此外根据一种适宜的改进方式规定，所述磁体槽在转子的整个径向长度上延伸，直至转子的径向边缘区域。

此外根据另一种适宜的设计方式规定，第二区域是相对于磁体槽独立构造的空腔。该实施方式同样有利地作用于声学特性。

根据另一种有利的实施方式规定，所述磁体沿径向具有4mm至8mm、优选5mm至7mm、尤其6mm的高度，并且所述磁体沿转子的周向观察具有11mm至14mm、优选12mm至16mm、尤其12.4mm的宽度。然而其他适宜的尺寸设计也是可以考虑的。

此外，本发明还涉及一种具有转子的永磁激励的同步电机，所述转子具有上述技术特征。

此外，本发明还涉及一种尤其用于车辆的混合动力驱动装置，所述混合动力驱动装置具有具备转子的永磁激励的同步电机，所述转子具有上述技术特征。

附图说明

以下借助附图对本发明的实施例进行更详尽的阐述。在附图中：

图1示出转子的局部横截面视图，其中，第二区域凸耳状地构造，

图2示出根据实施方式的转子的局部横截面视图，其中，第二区域非凸耳状地构造，和

图3示出转子的另一种实施方式的局部横截面视图，其中，第二区域实施为独立的空腔。

具体实施方式

图1示出转子(100)的横截面视图，其中，转子(100)具有呈磁体槽(11、12)形式的凹空，所述磁体槽构造用于容纳磁体(13、14)。磁体槽布置在转子中，从而使得磁体(13、14)的第一端面(15)与转子的周向面(23)相对，并且磁体(13、14)的第二端面(16)与转子的周向面相背。在此，磁体槽(11、12)连同处于磁体槽中的磁体(13、14)沿径向观察倾斜地延伸。每个磁体槽(11、12)在第一端面(15、15a)的区域中具有造型(17、18)，所述造型不仅与第一端面(15、15a)直接邻接地延伸，而且还沿转子的周向(23)观察在磁体(13、14)的侧面延伸。造型(17、18)由此构成由上述第一区域(20、20a)和至少一个第二区域(21、21a)组成的组合式的空腔，其中，所述第一区域和第二区域通过连接条状的过渡区域(24、24a)相连。至少一个第二区域(21、21a)从至少一个第二区域(21、21a)与第一区域(20、20a)之间的连接条状的过渡区域(24、24a)开始在一定宽度(b)上沿转子(100)的周向观察磁体槽(11、12)侧面的区域延伸，并且随后沿转子(100)的周向观察收窄地延伸，并且在端部上构成倒圆的形状。总体上，至少一个第二区域(21、21a)具有凸耳状的形状。

每两个磁体槽(11、12)在磁体(13、14)的与转子(100)的周向面(23)相背的第二端面(16)的区域中相连，从而使所述磁体槽具有沿横截面观察V形形状。相应地，布置在磁体槽(11、12)中的磁体(13、14)V形地布置。这种V形布置的磁体槽(11、12)和磁体(13、14)分布在转子的整个周向上。每两个V形布置的磁体(13、14)围成角度α，并且每个磁体具有沿转子的径向观察的高度(H)和沿转子的周向观察的宽度(B)。

图2和图3示出根据图1的转子(100)的其他可能的实施方式，其中，以相同的附图标记提及相同部件。

图2示出转子(100)的另一种实施方式，其中，至少一个第二区域(21、21a)凸耳状地实施。在图2所示的实施例中同样示出了构造为造型的区域，该区域在至少一个第二区域(21、21a)为凸耳状的实施方式中在成型的凸耳的与转子(100)的周向面(23)相背的一侧上在磁体槽(11、12)的侧面延伸并且由转子材料构成，因此该区域是中空的。

图3示出了本发明的另一种实施方式，其中，至少一个第二区域(21、21a)是相对于磁体槽(11、12)独立构造的空腔。该空腔在此在磁体(13、14)V形布置的情况下被布置在两个磁体(13、14)之间的区域中，并且此外还靠近转子(100)与定子(22)之间的空隙。

附图标记清单

100 转子

11、12 磁体槽

13、14 磁体

15、15a 磁体的第一端面

16、16a 磁体的第二端面

17、18 造型

20、20a 造型的第一区域

21、21A 造型的第二区域

L 转子的径向长度

H 磁体的高度

B 磁体的宽度

Claims (12)

1.一种用于电机的转子(100)，所述转子具有至少一个用于各自容纳一个磁体(13、14)的磁体槽(11、12)，其中，所述磁体槽(11、12)在径向上完全被转子(100)包围，并且其中，所述磁体分别具有朝向转子(100)的周向面的第一端面(15、15a)和背离转子(100)的周向面的第二端面(16、16a)，其中，所述磁体槽(11、12)在磁体的第一端面(15、15a)的区域中具有一种造型(17、18)，其特征在于，所述造型(17、18)通过第一区域(20、20a)与第一端面(15、15a)邻接，并且通过至少一个第二区域(21、21a)沿转子的周向在磁体(13、14)的侧面延伸，其中，第二区域(21、21a)凸耳状地构造，使得至少一个第二区域在磁体的侧面沿转子的周向观察从初始宽度沿转子的周向收窄，并且结束于倒圆的端部区域，并且其中，在第一区域(20、20a)与至少一个第二区域(21、21a)之间的过渡区域连接条状地构造，从而使得转子在所述造型与位于定子(22)和转子(100)之间的空隙之间的区域沿径向高度狭窄地实施。

2.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，所述转子是用于永磁激励的同步电机的转子叶片。

3.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，每两个磁体槽(11、12)在背离转子(100)的周向面的第二端面(16、16a)中相互连接并且沿径向倾斜地延伸。

4.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，每两个磁体槽(11、12)在磁体(13、14)的背离转子的周向面的第二端面(16、16a)的区域中相互连接并且沿径向倾斜地延伸，并且每个磁体槽(11、12)的至少一个第二区域(21、21a)处于两个磁体(13、14)之间的区域中，并且两个磁体(13、14)围成110°至120°之间的角度α。

5.根据权利要求4所述的转子(100)，其特征在于，所述两个磁体(13、14)围成116°的角度α。

6.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，所述磁体槽(11、12)在转子(100)的整个径向长度(L)上延伸，直至转子的径向边缘区域。

7.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，所述磁体(13、14)沿径向具有5mm至7mm的高度(H)，并且所述磁体(13、14)沿转子(100)的周向观察具有11mm至14mm的宽度(B)。

8.根据权利要求7所述的转子(100)，其特征在于，所述磁体(13、14)沿径向具有6mm的高度(H)。

9.根据权利要求7所述的转子(100)，其特征在于，所述磁体(13、14)沿转子(100)的周向观察具有12.4mm的宽度(B)。

10.一种永磁激励的同步电机，具有根据权利要求1所述的转子(100)。

11.一种混合动力驱动装置，其具有根据权利要求10所述的永磁激励的同步电机和/或根据权利要求1至9中任一项所述的转子。

12.根据权利要求11所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述混合动力驱动装置是用于车辆的混合动力驱动装置。

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