CN108370206B - 用于外转动机器的转子的永磁体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与外转动件机器(61、62、63、64、65、66、67、68)的连接设备(672、772、872、972)连接的永磁体(10、110、210、310、410、1010)，永磁体包括北极(21、121)和南极(22、122)作为磁极，其中在永磁体(10、110、210、310、410、1010)的横截面(13)中，磁化(14、114)从南极(22、122)伸展至北极(21、121)，其中横截面(13)具有带有凹形部段(16、116、1016、216)的包络线(15、1015、215)，其中包络线(15、1015、215)镰刀形地具有凹形部段(16、116、1016、216)和凸形部段(17、117、217、317)，其中永磁体(10、110、210、310、410、1010)沿着凸形部段(17、117、217、317)弓形地伸展，其中磁极弓形地沿着凹形部段(16、116、1016、216)伸展；本发明还涉及：一种用于外转动件机器(61、62、63、64、65、66、67、68)的转子(600、700、800、900)，转子包括至少一个永磁体(10、110、210、310、410、1010)；一种包括转子(600、700、800、900)的外转动件机器(61、62、63、64、65、66、67、68)；一种包括转子(600、700、800、900)的运输工具轮(646、746、846)；以及一种包括转子(600、700、800、900)的风能设备(690、695、790、795、890、895、990、995)。

Description

用于外转动机器的转子的永磁体
技术领域
本发明涉及一种用于与外转动件机器的连接设备连接的永磁体，其包括
-北极和南极作为磁极，
-其中在永磁体的横截面中，磁化从南极伸展至北极。
本发明还涉及：一种用于外转动件机器的转子，其包括至少一个这种永磁；以及一种包括转子的外转动件机器；一种包括转子的运输工具轮；和一种包括转子的风能设备。
背景技术
这种永磁体从EP 1276212 A2中已知。联系同步电机、尤其还有外转动件马达或外转动件机器来描述永磁体，其中永磁体励磁同步电机、尤其还有外转动件马达或外转动件机器。所述机器的效率高于电励磁的同步电机的效率。具有高能量密度、即磁通量和场强的大乘积的永磁体在此证实为比能量强度更低的磁体占优。已知的是：永磁体不仅以与槽间隙直接关联的形式使用，而且也以集电配置的类型(通量集中)使用。与槽间隙直接关联表示：磁体的磁通密度大致等于槽间隙的磁通密度。这至少在槽间隙相对于磁体高度小的情况下适用。通量集中布置能够在槽间隙中允许比在磁体中更大的磁通密度。这通过大面积的磁体装置实现。磁体的横截面大于槽间隙中的极面。与之相应地，磁体中的磁通密度小于极区域中的磁通密度。在EP 1276212 A2中为了相对于类似的同步电机而提高同步电机中的转矩利用率，可能除了对于平均的线圈宽度和极距宽度的分度比的所提出的条件之外，提出将转子的永磁体设置在通量集中部中。借此，将气隙感应提高到显著高于一特斯拉，而并不使得定子铁芯处于饱和。借此，能够实现如下气隙感应，所述气隙感应大致对应于已知的同步电机的两倍。因此，在EP1276212A2中，出现热转矩相对于常规同步电机的提高，其中将“热转矩”可理解为在预设温度下最大要输出的持久转矩。因此，引起效率的提高，同样还提高最大转矩。机器的利用率(Nm/kg)大致相对于常规的同步电机提高了系数2。此外，由于质量小，提高了加速能力。
在欧洲专利局申请的文件号为EP 14183004.2的专利申请文件根据欧洲专利公约的54(3)条是现有技术。其描述了一种具有定子和能围绕轴线旋转的转子的永磁激励的机电机器，其中定子具有绕组系统，该绕组系统置入到形成了磁轭的材料的槽中并且与转子的永磁铁通过在定子和转子之间的气隙发生电磁交互作用，其中，永磁铁布置在转子上，其中，每个单个的永磁铁在朝向气隙的一侧上具有南极和北极。EP 14183004.2描述了具有透镜形的永磁铁的内转子以及外转子。根据EP 14183004.2，在构造为发电机或者电动机的外转子的机电机器中，永磁铁为了与机电机器的气隙匹配并不再构造成透镜形的，而是构造成镰刀形的或者碗形的。EP14183004.2还描述了具有惯性贫乏的结构的电机，为了其应用而设置80磁极的转子，它们尤其基于承载结构的少惯性的轮辐构造而能够应用于电动飞行器、电动车以及还用于风力发电设备。作为电动飞行器、电动车的应用在此例如是飞机、直升机、电动火车头、牵引机车、有轨电车、载货车和电动公交车。
发明内容
本发明所基于的目的是：对现有技术做出贡献，借助所述贡献成本适宜地以高的质量能够为具有高效率的外转动件机器使用高质量的永磁体。
所述目的通过根据本发明的转子来实现。
所述目的还通过根据本发明的外转动件机器来实现。
所述目的还通过根据本发明的运输工具轮来实现。
所述目的还通过根据本发明的风能设备来实现。
根据本发明，所述目的有利地通过如下方式实现：在具有至少一个根据本发明的永磁体的外转动件机器运行中，通过永磁体的根据本发明的横截面能够将转子中的磁通量有利地成本适宜地以高质量通过转子从同一个永磁体的南极向北极引导。因此，能够借助根据本发明的永磁体以高质量有利地成本适宜地在外转动件马达运行时有利地实现高效率。以高质量有利地成本适宜地，能够通过根据本发明的横截面和从南极伸展至北极的磁化有利地借助有利少量的磁材料实现横向磁化。
永磁体从其第一端部沿第一方向延伸至其第二端部。永磁体的横截面在通过第二方向和第三方向展开的平面中延伸。第二和第三方向垂直于第一方向伸展。
根据本发明的转子具有其他的优点，即转子以高质量有利地成本适宜地不需要铁磁材料以在具有转子的外转动件机器运行时将磁通量从或向永磁体的一个磁极引导。因此以高质量有利地成本适宜地通过使用低质量密度的材料和/或低质量体积的材料有利地实现用于具有高效率的外转动件机器的根据本发明的转子。例如，转子因此有利地不需要由电工钢片构成的叠片组来在外转动件机器运行时将磁通量从或向永磁体的一个磁极引导。
设备或产品的质量体积是设备或产品的由材料构成的、排挤空间的体积，即有形的物质性的体积。实心柱例如仅由质量体积构成。在空心柱的情况下，质量体积不包括空心柱的空腔的体积份额。
转子的包络线是在垂直于转动轴线的横截面中观察的转子外边缘。转子的围边在该横截面中在外边缘之内伸展。
根据本发明的转子能够具有轻质结构设计，所述轻质结构设计具有至少一个根据本发明的永磁体和至少一种轻质结构材料，其中至少一种轻质结构材料具有比电工钢板更小的质量密度，尤其小于4.6kg/dm3，其中至少一个永磁体和至少一种轻质结构材料填充在转子的包络线与围边之间超过90％的质量体积。因此，以高质量有利地成本适宜地，能够通过更小的质量密度实现高效率。电工钢板的质量密度大约为7.6kg/dm3。例如能够有利地将铝、镁或复合材料用作为轻质结构材料。通过复合材料，例如CFK复合材料能够有利地吸收高的力并且因此能够有利地存在低材料密度。
根据本发明的转子能够具有至少两个根据本发明的永磁体，这些永磁体从其第一端部平行于转动轴线延伸至第二端部，其中永磁体的凹形部段在转子的围边处设置在与转动轴线同心伸展的圆周线上。因此，能够有利地实现转子围绕转动轴线的更均匀的转动运动。
一个永磁体的北极能够沿着转子的围边存在于在转子的围边上最近的永磁体的北极旁边。因此，根据本发明的转子的磁极能够以高质量有利地成本适宜地具有两个北极。有利地，在此永磁体与距其最近的永磁体之间的间距不能对应于同一永磁体的北极和南极的间距。
根据本发明的外转动件机器具有另外的优点：电机能够以高质量有利地成本适宜地提供作为具有高效率的外转动件机器。有利地，转子的惯性力矩能够通过使用至少一个根据本发明的永磁体以高质量有利地成本适宜地来降低。对此也能够有利地通过转子更小的质量和/或尺寸有利地实现更小的惯性力矩。有利地，能够由此也提高加速能力。此外，有利地能够通过根据本发明的永磁体的根据本发明的横截面以高质量有利地成本适宜地以有利的小尺寸提供外转动件机器。
连接设备能够具有塑料。有利地，塑料尤其也在对质量要求高的情况下具有低价格。借助有利的成本适宜的方法能够制造具有塑料和至少一个根据本发明的永磁体的连接设备。
连接设备能够具有固定装置，所述固定装置与连接设备尤其一件式地连接，并且从转子的第一轴向端部延伸至在外转动件机器轴线上的外转动件机器的第一支承设备或机轴处。
根据本发明的转子在根据本发明的外转动件机器中在轴上固定地借助于第一和第二支承设备能够相对于外转动件机器的定子可围绕转动轴线转动地支承。替选于此，根据本发明的转子在根据本发明的外转动件机器中能够借助于第一和第二支承设备在轴线上相对于外转动件机器的定子可围绕转动轴线转动地支承住。
在具有根据本发明的转子的根据本发明的外转动件机器作为发电机的运行中，转子通过机械能处于围绕转动轴向的转动中。通过在转子和定子的磁极之间经由气隙的磁共同作用，能够将机械能变换成电能。能够通过连接电消耗器在至少一个绕组处提取电能，所述绕组固定在定子上并且有助于形成定子的磁极。
在具有根据本发明的转子的根据本发明的外转动件机器作为马达的运行中，经由至少一个绕组输送电能，并且通过根据本发明的转子和定子的磁极之间的经由气隙的磁共同作用将电能变换成机械能。在此产生转矩，即，使转子处于围绕转动轴线的转动中，并且能够经由转子将机械能以转动运动的形式向机械消耗器给出。对此，机械消耗器能够经由抗转动的连接部与转子连接。
根据本发明的运输工具轮具有另外的优点：即轮缘以高质量有利地成本适宜地包围具有高效率的外转动件机器的转子，其中外转动件机器包围固定在运输工具的运输工具轴线上的定子和运输工具轮。因此，以高质量有利地成本适宜地能够通过使用低质量密度和/或低质量体积的材料有利地实现用于运输工具驱动器的具有高效率的根据本发明的运输工具轮。此外，运输工具轮以高质量有利地成本适宜地通过如下方式能够包括转子作为外转动件机器的一部分：即转子有利地能够具有与轮缘相同的材料。运输工具的运输工具驱动器能够包括外转动件机器。
轮缘能够是根据本发明的转子，转子具有轻质结构设计。因此，至少一个根据本发明的永磁体和至少一个轻质结构材料能够填充在转子的围边与轮缘的包络线之间超过90％的质量体积。因此，根据本发明的运输工具轮能以高质量有利地成本适宜地用于具有高效率的交通工具驱动器。轮缘的包络线是在垂直于转动轴线的横截面中观察的轮缘外边缘。
根据本发明的风能设备具有其他的优点：能够有利地成本适宜地能够为了与轮缘的高质量连接而有利地选择转子的材料，而与用于在外转动件机器中引导磁通量的材料要求无关，外转动件机器包括在风能设备上固定的定子和根据本发明的转子。
还有利的是，风能设备能够具有根据本发明的转子，转子具有轻质结构设计。因此，能够有利地成本适宜地由于转子的质量降低而将以高效率外转动件机器的转子以高质量安装在风能设备的桅干的一个端部上。转子的轻质结构设备对此能够有利地包括轮缘或包括风能设备的毂，其中毂与轮缘连接。
叶片能够以高质量有利地成本适宜地与转子一件式地连接或者由于转子和叶片的轻质结构设计的类似材料而以高质量有利地成本适宜地与转子通过固定元件连接。一件式的连接例如能够通过将转子和叶片制造为主要由纤维复合材料构成的一个单元来进行，或者通过将叶片粘贴到转子上来进行。粘贴能够以高质量有利地成本适宜地进行，因为类似的材料提出对于高质量连接的粘结剂的相同要求。在通过固定元件将叶片连接在转子上的情况下，转子和叶片的类似材料特性能够以高质量有利地成本适宜地引起更小的不均匀负荷。
本发明的有利的设计方案在以下内容中提出。在此有利地对根据本发明的永磁体、根据本发明的转子、根据本发明的外转动件机器、根据本发明的运输工具轮和/或根据本发明的风能设备的有利设计方案作出技术贡献，借助其能够成本适宜地以高质量将永磁体用于具有高效率的外转动件机器。
因此，根据本发明的永磁的一个设计方案是有利的，其中包络线的凹形部段是具有半径Ri的圆弧，并且包络线的凸形部段是具有半径Ra的圆弧，其中半径Ri大于半径Ra。根据本发明的永磁体因此能够有利地具有小高度，其中将高度作为在凸形部段与凹形部段之间的最大间距测量。
因此，根据本发明的转子能够高极数地构成，其中转子围绕转动轴线沿着转子的围边能够具有至少十个磁极，尤其至少24个极。通过大半径Ri和小半径Ra，能够有利地以在转子的围边与其包络线之间的小延伸提供转子。因此，根据本发明的转子能够有利地由于小惯性力矩而具有高效率。
根据本发明的转子在转子直径为至少1m的情况下能够具有至少100个磁极。有利地，因此能够以高极数提供具有直径至少1m的具有根据本发明的永磁体的根据本发明的转子，尤其有利地提供用于风能设备。有利地连接设备能够具有多个围绕转动轴线设置的区段，其中至少一个根据本发明的永磁体与一个区段连接。因此，根据本发明的转子，尤其直径至少1m的转子有利地在安装转子时能够由多个区段组成、或者有利地更换个别区段。在此有利地，不需要用电工钢板构成的叠片组用于在外转动件机器运行时将磁通量从或到一个区段之内的磁极进行引导、或者在根据本发明的永磁体的两个区段之间进行引导。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体具有沿第一方向垂直于横截面伸展的轴向轮廓、尤其是凹部或突出的接片，所述轴向轮廓具有用于将连接设备与永磁体通过形状配合连接的面。有利地，因此，能够沿着转子的转动轴线在根据本发明的永磁体与连接设备之间进行均匀的力分配。特别地，对此有利地，轴向轮廓能够从永磁体的第一端部延伸至永磁体的第二端部。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体在永磁体的第一端部处具有端面，其中第一端部的端面具有轮廓、尤其是凹部或相对于端面突出的接片，所述轮廓在包络线之内具有用于将连接设备与永磁体通过形状配合连接的面。面能有利地制造并且使用在外转动件机器中，因为面有利地不需要永磁体的突出于包络线的区域。通过镰刀形的包络线和磁化的有利的弧形伸展能够有利地以节约空间的方式提供用于与具有高效率的外转动件机械连接的有利的大面。
在根据本发明的永磁体中，轮廓能够在第一端部的端面中具有凹部。由于有利的大面，尽管存在凹部还能够实现有利的凹部围边，并且有利地避免永磁体处的材料断裂。
轮廓能够具有槽。因此，有利地，平行于横截面能够有利地对应于槽的伸展以分配到面上的方式吸收作用于永磁体上的力分量。
在根据本发明的永磁体中，轮廓能够具有相对于端面突出的接片。因此，为了与连接设备连接，能够有利简单地浇注接片。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，轮廓具有圆形的围边。有利地，通过圆形的围边，面能够较大地构成。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，轮廓具有围边，所述围边从凸形部段的第一点弓形地伸展至凸形部段的第二点。因此能够有利地通过轮廓的围边吸收平行于横截面在永磁体上相对于连接设备作用的力分量。特别地，这在根据本发明的转子中是有利的，其中力沿径向方向作用。
连接设备能够具有连接件，连接件具有用于与轮廓围边的形状配合的连接的环绕边缘。连接设备与永磁体通过形状配合的连接部能够因此具有该形状配合的连接。因此有利的是，尤其在根据本发明的转子中，通过环绕的边缘能够由围边吸收大量力，因为环绕的边缘没有始端和末端，并且因此在力作用在边缘上时能够将力分配在整个环绕的边缘上。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体在北极与南极之间在凹形部段处具有凹部。因此，能够有利地在根据本发明的外转动件机器中，朝向气隙的转子表面能够具有在南极与北极之间的永磁体凹部。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体在北极与南极之间沿着凹形部段伸展。因此，在根据本发明的机器中，有利地，朝向气隙的转子表面在永磁体的南极与北极之间能够具有连贯的表面。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体是烧结的永磁体。有利地，具有高磁力的根据本发明的永磁体能够用作为根据本发明的外转动件机器或根据本发明的转子的组成部分。能够通过高磁力有利地以节约空间的方式实现高气隙感应。
在根据本发明的转子的另一有利的设计方案中，转子的由一种材料一件式制造的部分包括力传递设备，并且所述部分包括超过90％的连接设备的质量体积。因此能够有利地对于转子的特定应用能够将力传递设备作为根据本发明的转子的组成部分来制造。除了有利地成本适宜的制造之外，在转子与应用产品之间的力传递能够有利地以高质量和有利地成本适宜地、例如节约空间地和/或节约材料地以高效率进行。力传递设备例如能够是用于皮带轮驱动器的皮带轮、运输工具轮的轮缘或风能设备的毂。
在根据本发明的转子的另一有利的设计方案中，转子在转子的第一轴向端部处具有与永磁体的第一端部处的端面的连接部，并且转子具有连接设备与永磁体第二端部处的端面的第二连接部。因此，永磁体能够通过与其两个端面的连接有利地与转子连接进而有利地固定，尤其有利地固定在转子围边之内。
在根据本发明的转子的另一有利的设计方案中，转子具有在转子的第一和第二轴向端部之间的转子部段中的第二连接部，并且转子在转子部段与第二轴向端部之间具有至少一个另外的永磁体。因此能够有利地将多个永磁体沿轴向方向依次固定在转子上。
在根据本发明的转子的另一有利的设计方案中，连接设备在转子的横截面中邻接于永磁体与转子的围边同心环形地延伸。因此，能够有利地实现将作用于永磁体上的力有利均匀地分配到连接设备上，并且同时有利地在多个永磁体的情况下实现依次设置的永磁体之间的表面的沿轴向方向依次的小中断部、在理想情况下没有中断部。
在根据本发明的转子的另一有利的设计方案中，永磁体嵌入连接设备中。因此有利地，对于永磁体的尺寸精度在其大小方面的要求有利地并不高，因为连接设备填充了通过永磁体有缺陷的尺寸精度形成的空隙。因此例如能够有利地放弃在烧结之后机械再加工永磁体。
在根据本发明的转子的另一有利的设计方案中，至少一个根据本发明的永磁体至少材料配合地与连接设备连接。对此，根据本发明的永磁体具有至少用于将连接设备与永磁体通过材料配合连接的面。当连接设备构成为使得：离心力在根据本发明的外转动件机器运行中将根据本发明的永磁体朝连接设备的面挤压时，能够通过连接设备与永磁体的材料配合的连接将根据本发明的永磁体至少固定稳定、尤其是固定。在通过材料配合的连接来固定永磁体的情况下能够放弃形状配合的连接。对此，能够在根据本发明的永磁体的第一端部的端面的面处和/或在永磁体与连接设备之间的连接面处沿着第一方向进行材料配合的连接。连接面能够通过其有利的大规模延伸有利地将作用于永磁体上的力分配到材料配合的连接部上。特别地，连接面与磁极、即北极和南极的表面相比，在Ri>Ra的情况下有利地更大。端面的面能够有利地构成为平面。
永磁体能够经由平面与连接设备材料配合地连接，其中端面的面具有该平面。平面能够借助有利的简单工具借助有利的简单运动流程来制造。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体的用于将连接设备与永磁体通过材料配合连接的面和/或连接面未被加工。因此，在放弃覆层的情况下能够成本适宜地有利地实现高质量的材料配合的连接，所述材料配合的连接有利地实现将巨大的力从根据本发明的永磁体传递到连接设备上，因为连接设备与永磁体之间的材料配合的层基于面的粗糙性而更好地附着在该面上。例如对此在烧结永磁体之后能够有利地放弃再处理用于连接的面。
在根据本发明的永磁体的另一有利的设计方案中，永磁体的用于将连接设备与永磁体通过材料配合连接的面和/或连接面具有覆层。因此，能够成本适宜地有利地实现高质量的材料配合的连接，所述材料配合的连接有利地实现连接层和覆层和根据本发明的永磁体之间通过材料配合传递巨大的力。在此在将覆层施加在永磁体上之前，面可以是未加工或被加工的。
附图说明
根据本发明的永磁体、根据本发明的转子以及根据本发明的外转动件机器和根据本发明的应用的有利设计方案有利地通过几个或多个所描述的特征的组合来实现。本发明的上述特征、特点和优点以及其如何实现的方式和方法结合对根据附图详细阐述的实施例的以下描述变得更加清晰和显而易见。
附图示出：
图1示出根据本发明的永磁体的第一实施例，
图2示出根据本发明的永磁体的第二实施例的视图，其中观察端面，
图3示出贯穿根据本发明的转子的第一实施例的纵截面图，
图4示出沿着线IV-IV的图3的转子的横截面图，
图5示出根据本发明的永磁体的第三实施例的视图，其中观察端面，
图6示出沿着线VI-VI的图5的永磁体的纵截面图，
图7示出贯穿根据本发明的转子的第三实施例的纵截面图，所述转子具有根据图5的根据本发明的永磁体，
图8示出贯穿根据本发明的转子的第四实施例的纵截面图，所述转子具有根据图9的根据本发明的永磁体，
图9示出沿着线IX-IX的图8的转子的横截面图，
图10示出贯穿根据本发明的转子的第五实施例的纵截面图，所述转子具有根据第五实施例的根据本发明的永磁体，
图11示出沿着线XI-XI的图10的转子的横截面图，
图12示出根据本发明的外转动件机器的实施例，
图13示出另外的根据本发明的外转动件机器的实施例，
图14示出根据本发明的运输工具轮的实施例，
图15示出根据本发明的风能设备的实施例，
图16示出另外的根据本发明的风能设备的实施例。
具体实施方式
图1示出根据本发明的永磁体10的第一实施例，永磁体包括北极21和南极22作为磁极。此外，永磁体10包括第一端部11处和第二端部31处的端面12。在永磁体10的横截面13中，磁化14从南极22伸展至北极21，其中横截面13具有带有凹形部段16的包络线15并且磁极弓形地沿着凹形部段16伸展。通过横向磁化14，永磁体10在永磁体10的一侧上沿着凹形部段16提供北极21和南极22。在根据图1的实施例中，第一端部11处的端面12具有永磁体10的横截面13。永磁体10从其第一端部11沿第一方向1延伸直至其第二端部31，其中全部横截面沿着第一方向1具有相同的包络线15。包络线15镰刀形地具有凸形部段16和凹形部段17，其中永磁体10沿着凸形部段17弓形地伸展。端面12中的至少一个在包络线15之内具有用于将连接设备672与永磁体10的连接部670的面18。永磁体10的高度测量作为在凹形部段16与凸形部段17之间的较大的间距。永磁体10的横截面13在通过第二方向2和第三方向3展开的平面中延伸。第二方向2和第三方向1垂直于第一方向1伸展。第一端部11的端面12具有至少用于连接设备672与永磁体10通过材料配合的连接部670的面18。在根据图1的实施例中，第一端部11处的端面12通过面18形成，所述面是平面。永磁体10在北极21与南极22之间沿着凹形部段16伸展。包络线15的凹形部段16是具有半径Ri的圆弧，并且包络线15的凸形部段17是具有半径Ra的圆弧，其中半径Ri大于半径Ra。半径Ri、Ra在图1中符号式地用箭头标记。永磁体10是烧结的永磁体。永磁体10的第一端部11和第二端部31处的端面12的面18在该实施例中未被加工，因为在永磁体10烧结之后有利地放弃对用于将连接设备与外转动件机器材料配合的连接部的面18进行再加工。
图2示出根据本发明的永磁体110的第二实施例的视图，其中观察端面112。该实施例具有根据图1描述的特征。这些特征在附图2中绝大部分设有附图标记，其由图1的附图标记中通过前置“1”来形成。因此，例如将针对图1的凸形部段17的描述相应地可转用于图2的凸形部段117。下面详细讨论根据图2的永磁体相对于根据图1的永磁体的不同的特征。根据图2的永磁体110在北极121和南极122之间在凹形部段116上具有凹部119。永磁体110具有在第一方向1上垂直于横截面113伸展的轴向轮廓127，所述轴向轮廓具有用于将连接设备与永磁体110通过形状配合的连接部的面118。轴向轮廓127在图2的实施例中是突出的接片127。在图2的实施例中，永磁体110具有两个突出的接片127，所述接片处于凸形部段117处。在图2中，绘出了半径Ra、Ri的中点Mi、Ma。
图3示出观察根据本发明的转子600的第一实施例的纵截面图，所述转子包括至少一个永磁体1010，其中永磁体1010从其第一端部1011平行于转动轴线4延伸至其第二端部1031，其中转子600具有连接设备672和在连接设备672与永磁体1010的面1018之间的连接部670。根据图3的永磁体1010具有根据图1的永磁体10的绝大部分设有附图标记的特征，其中对图1的附图标记前置“10”。根据图3的永磁体1010在面1018、1038处具有覆层。因此，实现永磁体1010与塑料之间更好的附着部，所述附着部至少能够在覆层与塑料之间构成连接，所述连接能够与基于原子力的连接类似。连接设备672具有塑料，所述塑料构成与永磁体1010通过与其覆层材料配合的连接部。塑料也填充连接设备672在永磁体1010之间的质量体积629。为了构成连接设备672与在永磁体1010的第一端部1011和第二端部1031处的端面的面1018、1038的连接部670、671，加热连接设备672的塑料，使得通过材料配合构成连接部670、671。转子600在转子600的第一轴向端部641处具有连接部1018，并且转子600具有连接设备与在永磁体1010的第二端部1031处的端面的第二连接部671。永磁体1010与连接设备672的连接部670、671借助注塑来制造。在此，永磁体1010相应地定位，并且用于连接设备672的塑料通过注塑安置在永磁体1010与永磁体1010的第一和第二端部1011、1031之间。在此，第一连接部1018和第二连接部1038在永磁体1010的端面处通过材料配合构成。永磁体1010在此嵌入连接设备672中。第一和第二端部1011、1031处的端面在永磁体1010的横截面的包络线1015之内具有用于连接设备672与永磁体1010的连接670、671的面1018、1038。根据覆层是否以及如何沿着第一方向1也存在于永磁体1010上，永磁体1010也在沿着第一方向1存在的连接面1035处材料配合地与连接设备672连接。
图4示出沿着线IV-IV的图3的转子600的横截面。转子600包括永磁体1010，其中永磁体1010的凹形部段1016沿着转子600的围边675设置。转子600具有至少两个永磁体1016，永磁体从其第一端部1011平行于转动轴线4延伸至其第二端部1031，其中永磁体1010的凹形部段1016在转子600的围边675处设置在与转动轴线4同心伸展的圆周线上。在图4中，圆周线无法与转子600的围边675区分，因为所述围边至少从图形视图的角度中完全地覆盖圆周线并且因此图4中的圆周线与转子500的围边675相同。永磁体1010的北极沿着转子600的围边675存在于在转子600的围边675上最近的永磁体1010的北极旁边。转子600的包络线628是在垂直于转动轴线4的横截面中观察的转子外边缘。转子600的围边675在该横截面中在外边缘之内伸展。转子600高极数地构成，其中转子600围绕转动轴线4具有十个磁极，这些磁极沿着转子600的围边675设置。永磁体1010的北极N沿着转子600的围边675处于在转子600的围边675上最近的永磁体1010的北极N旁边。
图5示出根据本发明的永磁体210的第三实施例的视图，其中观察端面212。所述实施例具有根据图1描述的特征。这些特征在图5中绝大部分设有附图标记，所述附图标记从图1的附图标记中通过前置“2”来形成。永磁体210的第一端部的端面212具有轮廓223，所述轮廓具有用于连接设备772与永磁体210通过形状配合的连接部的面218。轮廓223具有圆形围边225，在所述围边处面218在凹部224中延伸。
图6示出沿着线VI-VI的图5的永磁体210的纵截面。永磁体210的轮廓223在第一端部211的端面212中具有凹部224。永磁体202类似于此地在永磁体210的第二端部231处具有轮廓，所述轮廓具有用于连接设备772与永磁体210通过形状配合的第二连接部的面238。在根据本发明的永磁体的另一实施例中，其中轮廓具有相对于端面突出的接片，用于形状配合的连接部的面并不处于凹部224中，而是处于突出的接片处。
图7示出贯穿根据图5的根据本发明的永磁体210的根据本发明的转子700的第三实施例的纵截面图。所述实施例也具有根据图3和图4的描述的特征。这些特征在图7中设有从图3和图4的附图标记中通过用“7”取代“6”来形成。转子700具有在转子700的第一轴向端部741处通过形状配合的连接部，并且转子具有通过连接设备772与在永磁体210的第二端部231处的端面的形状配合的第二连接部。在转子700的情况下，永磁体210同样通过如下方式嵌入连接设备772中：连接设备772借助注塑工具通过注塑制造，其中永磁体210以其凹形部段216在转子700的围边处设置在与转动轴线4同心伸展的圆周线上。
图8示出贯穿根据本发明的转子800的第四实施例的纵截面，所述转子具有根据图9的根据本发明的永磁体310。所述实施例也具有根据图7描述的特征。这些特征在图8中设有从图7的附图标记中通过用“8”取代第一位数字“7”形成。转子800具有通过形状配合在转子800的第一轴向端部841处的连接部，并且转子800具有连接设备872与在永磁体310的第二端部331处的端面的第二连接部。转子800具有在转子800的第二轴向端部842与第一轴向端部841之间的转子部段844中的第二连接部，并且转子800在转子部段844与第二轴向端部842之间具有至少一个另外的永磁体310。在转子800处因此在轴向方向7上依次设置多个永磁体310，即两个永磁体310。
图9示出沿着线IX-IX的图8的转子800的横截面。连接设备872在转子800的横截面845中以邻接于永磁体310的方式与转子800的围边875同心地环形延伸。对此，连接设备872具有一个环作为连接件876。根据
图9的转子800具有按照根据本发明的永磁体310的第四实施例的根据本发明的永磁体310。根据本发明的永磁体的第四实施例也具有根据图1描述的特征。在图8和图9中这些特征设有从图1的附图标记中通过用“3”取代第一位数“1”形成。轮廓323在永磁体310的第一端部311的端面中具有凹部324。轮廓323具有槽，所述槽通过凹部324形成。轮廓323具有围边309，所述围边弓形地从凸形部段317的第一点308延伸至凸形部段317的第二点320。连接件876、即连接设备872的环具有用于与轮廓323的围边309的形状配合的连接部的环绕的边缘877。因此，连接件876在两个在轴向方向7上依次设置的永磁体310的槽中伸展。在永磁体310与在转子800的围边875上距该永磁体最近的永磁体310之间，连接件876与浇铸件878连接，所述浇铸件具有连接设备872。为了转子800运行中的允许的离心力通过环的强度在不损坏转子800的情况下有利地占有高值，连接件876由钢、碳纤维加强的塑料或玻璃纤维加强的塑料构成。所述材料的使用以高质量有利地成本适宜地在转子800中是可行的，因为离心力使环876的材料受拉力。在制造转子800时，永磁体310能够利用连接件876有利地至少部分稳定地定位在注塑工具中，并且浇铸件878利用材料注塑通过注塑来制造。注塑材料具有塑料。有利地，尤其在具有连接件876和塑料的实施例中，转子800在转子800的围边875与其包络线828之间的延伸小，并且对应于永磁体310的厚度d。塑料在该实施例中在理想情况下仅填充连接设备872在永磁体310之间的质量体积829。
图10示出贯穿根据本发明的转子900的第五实施例的纵截面，所述转子具有根据第五实施例的根据本发明的永磁体410。永磁体410的第五实施例也具有根据图1、图8和图9描述的特征。这些特征在图10中设有如下附图标记或能够设有如下附图标记，所述附图标记从图1、图8和图9的附图标记中通过用“9”取代第一位数字“8”形成或者通过前置“4”形成。永磁体410如在第四实施例中那样具有轮廓423，所述轮廓具有槽，所述槽具有围边409，所述围边弓形地从凸形部段的第一点延伸至凸形部段的第二点。附加地，凹部424以与槽相比更小的深度延伸直至永磁体410的凸形部段。
图11示出沿着线XI-XI的图10的转子900的横截面。连接设备972在转子900的横截面945中以邻接于永磁体410的方式与转子900的围边975同心地环形延伸。对此，连接设备在转子900的横截面945中具有连接件976，所述连接件具有用于与永磁体410的轮廓423的围边409形状配合的连接部的环绕的边缘977。连接件976沿径向方向垂直于转动轴线4延伸直至套筒930，其中环绕的边缘977将连接件976的以较大厚度构成的内部区域980与以较小厚度构成的外部区域981划分开。在图10和图11的实施例中，连接件976从其环绕的边缘977环形地延伸直至套筒930。连接件976沿着套筒930通过连续的凹部979分区段。因此，能够以高质量有利地成本适宜地将套筒90借助压配合固定在套筒930中并且附加地有利地实现永磁体410相对于转动轴线4的定心。浇铸件978延伸到永磁体410之间的空间中。在实施例中，对此，塑料注塑到该空间中。套筒930由黄铜制成。
图12示出根据本发明的外转动件机器61、62、63、64的实施例。所述实施例具有根据图1至12已经描述的特征。这些特征在图12中未设有附图标记，但是也能够设有与图1至11中一样的附图标记并且借助所属的说明来描述。下面，描述外转动件机器，其中说明全部实施例的附图标记。例如，通过删除所提及的特征附图标记的第二位至第四位，具有附图标记61的第一实施例的描述能够限制于具有附图标记61的外转动件机器的特征附图标记。相应地，通过删除所提及的特征附图标记的第一位和第三和第四位获得针对具有附图标记62的第二实施例的描述。外转动件机器61、62、63、64包括转子600、700、800、900和定子53，所述定子在外转动件机器61、62、63、64运行时经由气隙54与转子600、700、800、900磁性地共同作用，其中转子600、700、800、900可围绕转动轴线4转动地支承住。转子600、700、800、900固定在轴605、705、805、905上，并且经由所述轴借助第一和第二支承设备58以可围绕转动轴线4转动的方式支承在外转动件机器61、62、63、64的壳体52中。定子53抗转动地固定在壳体52中并且具有至少一个绕组55，所述绕组在转动轴线4的轴向方向7上沿着气隙54延伸。为了将转子600、700、800、900固定在轴605、705、805、905上，连接设备672、772、872、972具有固定装置682、782、882、982，所述固定装置尤其一件式地与连接设备672、772、872、972抗转动地连接，并且在转子600、700、800、900的第一轴向端部641、741、841、941与轴605、705、805、905之间延伸。为了固定在轴605、705、805、905上，例如轴605能够具有滚花606。固定装置682、782、882、982由于固定在轴605、705、805、905上而是传递力的设备。因此，连接设备672、772、872、972在图12的实施例中具有转子600、700、800、900的一件式制造的部件，所述部件包括传递力的设备并且包括超过90％的连接设备的质量体积。在根据本发明的转子中，能够实现根据本发明的外转动件机器61、62、63、64，其具有的壳体52根据图12有利地具有小尺寸，因为转子600、700、800、900在定子53与壳体52之间在垂直于轴向方向7的径向方向上占据有利的小空间。
图13示出另外的根据本发明的外转动件机器65、66、67、68的实施例。在该实施例的描述和随后还根据图14和16描述的实施例中，类似于在图12中的方法方式进行。外转动件机器65、66、67、68包括转子600、700、800、900和定子53，所述定子在外转动件机器65、66、67、68运行时经由气隙54与转子600、700、800、900磁性地共同作用，其中转子600、700、800、900借助于第一和第二支承设备56在轴线57上相对于外转动件机器65、66、67、68的定子59可围绕转动轴向4转动地支承住。定子59抗转动地固定在轴线57上并且具有至少一个绕组55，所述绕组在转动轴线4的轴向方向7上沿着气隙54延伸。为了将转子600、700、800、900可转动地支承在轴线57上，连接设备672、772、872、972具有固定装置682、782、882、982，所述固定装置尤其一件式地与连接设备连接，并且在转子600、700、800、900的第一轴向端部641、741、841、941与第一支承设备56之间延伸。与在图12的实施例中不同，根据图13的连接设备672、772、872、972附加地具有第二固定装置683、783、883、983，所述第二固定装置尤其一件式地与连接设备672、772、872、972连接，并且在转子600、700、800、900的第二轴向端部642、742、842、942与第一支承设备56之间延伸。转子的沿着转动轴线4延伸的外面684、784、884、984在此能够用作为到机械消耗器的力传递设备或用作为机械消耗器。转子900的第五实施例例如具有由黄铜构成的套筒930，使得外面984充分结实地构成，以便将所述外转动件机器68用作为稳固的辊驱动器，其中通过运送物品与外面984之间摩擦配合的连接在外转件机器68运行中移动运送物品。
图14示出根据本发明的运输工具轮646、746、846的实施例。运输工具轮646、746、846具有轮缘647、747、847，所述轮缘包围转子600、700、800、900。为了简化，在图14中仅绘制运输工具轮646、746、846在转动轴线4之上的部分。轮缘647、747、847具有引导边缘51，所述引导边缘用于在运输工具借助运输工具轮646、746、846行驶时沿着路线引导运输工具轮646、746、846。在具有轮胎50的运输工具轮647、747、847的情况下，通常在轮缘647、747、847上设有另外的引导边缘51，以便轮胎50以所需要的程度跟随轮缘647、747、847在行驶方向32上的运动，即在轴向方向7上在轮缘647、747、847与轮胎50之间的运动偏差至少低至轮胎50在行驶期间在轴向方向7上并不与轮缘647、747、847脱离，其中当然也将轴向方向表示为“负的”轴向方向，即相反于图14中绘制的箭头尖部。因此，轮胎50在图14的实施例中在两个引导边缘51之间安装在轮缘647、747、847上。轮缘作为轻质结构设计利用轻质材料铝或铝合金制成。在该实施例中，对此使用AlSi7Mg0.3，其具有大约2.7kg/dm3的质量密度。因此，在运输工具轮646、746、846的实施例中，对于机动车使用根据图3至图9的转子600、700、800，其中代替塑料对于连接设备672、772、872使用质量密度小于4.6kg/dm3的轻质金属或轻质合金，并且轮缘构成为连接设备672、772、872，在所述连接设备上一件式地模制引导边缘51。
图15示出根据本发明的风能设备690、790、890、990的实施例。风能设备690、790、890、990包括转子600、700、800、900和叶片69，所述叶片与转子600、700、800、900连接。风能设备690、790、890、990包括外转动件机器65、66、67、68，所述外转动件机器安装在风能设备690、790、890、990的超过10m、通常超过100m的高桅干92的一个端部上。转子600、700、800、900是轻质结构设计，所述轻质结构设计在图15的实施例中包括毂91，叶片69与所述毂连接。在该实施例中，风能设备690、790、890、990使用以具有至少100个磁极和轻质结构设计的高极数实施方案的根据图3至图9的转子600、700、800、900，其中固定装置682、782、882、982以通过另一支承设备93可转动地支承在承载设备94上的方式与毂91连接。承载设备94固定在桅干92的端部处。在转子600、700、800、900中，在图15的实施例中代替塑料对于连接设备672、772、872、972使用纤维复合材料。纤维复合材料包括碳纤维强化的塑料。因此，在连接设备672、772、872、972与毂91之间的还有毂91与叶片69之间的连接部位处由于纤维复合材料而在连接设备672、772、872、972、毂91和叶片69中存在类似的材料特性。连接设备672、772、872、972具有多个围绕转动轴线4设置的区段。因此，在将转子安装在风能设备690、790、890、990上时，转子600、700、800、900，尤其具有至少1m直径的转子能由区段组成，或者能更换个别区段。
图16示出另外的根据本发明的风能设备695、795、895、995的实施例。风能设备695、795、895、995包括转子600、700、800、900和叶片96，所述叶片与转子600、700、800、900连接。风能设备695、795、895、995包括外转动件机器65、66、67、68，所述外转动件机器安装在风能设备695、795、895、995的超过10m、通常超过100m的高桅干97的一个端部上。转子600、700、800、900是轻质结构设计，所述轻质结构设计在图15的实施例中包括叶片96。叶片96与转子600、700、800、900一件式地连接。一件式的连接通过将叶片96和连接设备672、772、872、972制造为主要由纤维复合材料构成的一个单元的方式来进行。
尽管详细地通过优选的实施例详细阐述和描述本发明，然而本发明不同通过公开的实例来限制，并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变型形式，而没有偏离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于外转动件机器(61、62、63、64、65、66、67、68)的转子(600、700、800、900)，所述转子包括至少一个永磁体(10、110、210、310、410、1010)，其中至少一个所述永磁体包括
-北极(21、121)和南极(22、122)作为磁极，
-其中在所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)的横截面中，磁化(14、114)从所述南极(22、122)伸展至所述北极(21、121)，
-其中所述横截面具有带有凹形部段(16、116、1016、216)的包络线(15、1015、215)，
-其中所述包络线(15、1015、215)镰刀形地具有所述凹形部段(16、116、1016、216)和一个凸形部段(17、117、217、317)，
-其中所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)沿着所述凸形部段(17、117、217、317)弓形地伸展，
-其中所述磁极弓形地沿着所述凹形部段(16、116、1016、216)伸展，
其中所述转子(600、700、800、900)具有用于与所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)连接的连接设备(672、772、872、972)，其中所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)从所述永磁体的第一端部(11、1011、211、311、411)平行于转动轴线(4)延伸至所述永磁体的第二端部(31、1031、231、338、438)，其中所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)的所述凹形部段(16、116、1016、216)沿着所述转子(600、700、800、900)的围边(675、875、975)设置，其中所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)在所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)的第一端部(11、1011、211、311、411)处具有端面(12、112、212)，其中所述第一端部的所述端面具有轮廓，所述轮廓在所述包络线(15、1015、215)之内具有用于将所述连接设备与所述永磁体通过形状配合连接的面(218、318、418)，其中所述轮廓具有轮廓围边(309、409)，所述轮廓围边从所述凸形部段的第一点(308)弓形地伸展至所述凸形部段的第二点(320)。
2.根据权利要求1所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述包络线(15、1015、215)的所述凹形部段(16、116、1016、216)是具有半径Ri的圆弧，并且所述包络线(15、1015、215)的所述凸形部段(17、117、217、317)是具有半径Ra的圆弧，其中半径Ri大于半径Ra。
3.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述永磁体具有沿第一方向(1)垂直于所述横截面伸展的轴向轮廓(127)，所述轴向轮廓具有用于将所述连接设备与所述永磁体通过形状配合连接的面(118)。
4.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述永磁体在所述北极与所述南极之间在所述凹形部段处具有凹部。
5.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述永磁体在所述北极与所述南极之间沿着所述凹形部段伸展。
6.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)是烧结的永磁体。
7.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述连接设备(672、772、872、972)具有至少一种轻质结构材料，其中所述至少一种轻质结构材料具有小于4.6kg/dm3的质量密度，其中至少一个所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)和所述至少一种轻质结构材料填充在所述转子的围边(675、875、975)与一包络线之间超过90％的质量体积。
8.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述连接设备(672、772、872、972)具有塑料。
9.根据权利要求1或2所述的转子(600、700、800、900)，其中，所述转子(600、700、800、900)的由一种材料一件式制造的部分包括力传递设备，并且所述部分包括超过90％的所述连接设备(672、772、872、972)的质量体积。
10.根据权利要求1或2所述的转子，其中，所述连接设备在所述转子的横截面中邻接于所述永磁体并与所述转子的围边同心环形地延伸。
11.根据权利要求1或2所述的转子，其中，至少一个所述永磁体(10、110、210、310、410、1010)直接朝向气隙。
12.一种外转动件机器(61、62、63、64、65、66、67、68)，所述外转动件机器包括根据权利要求1至11中任一项所述的转子(600、700、800、900)，和
-定子(53)，所述定子在所述外转动件机器(61、62、63、64)运行时经由气隙(54)与所述转子(600、700、800、900)磁性地共同作用，
-其中所述转子(600、700、800、900)以能围绕所述转动轴线(4)转动的方式支承住。
13.一种运输工具轮(646、746、846)，包括根据权利要求1至11中任一项所述的转子(600、700、800、900)，其中所述运输工具轮(646、746、846)具有轮缘(647、747、847)，所述轮缘包围所述转子(600、700、800、900)。
14.一种风能设备(690、695、790、795、890、895、990、995)，包括根据权利要求1至11中任一项所述的转子(600、700、800、900)，其中所述风能设备(690、695、790、795、890、895、990、995)包括叶片(69、96)，所述叶片与所述转子(600、700、800、900)连接。
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