CN110462981A - 具有多个呈现接头的形式的单元磁体的磁体结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁体结构，所述磁体结构包括多个单元磁体，所述单元磁体呈现经伸长接头(4)的形式，所述经伸长接头具有的长度(4a)沿着所述磁体结构的厚度延伸。所述经伸长接头(4)是圆柱形的或者呈现多面体的形式，所述多面体具有至少一个纵向平面(4b)，所述至少一个纵向平面朝向所述磁体结构的工作表面定向，所述经伸长接头(4)具有沿着所述经伸长接头的长度延伸的磁化线。所述单元磁体(4)定位在所述磁体结构中彼此隔有距离，以便相对于彼此电绝缘，对于圆柱形的接头(4)，每个接头(4)的长度(4a)大于所述纵向平面(4b)的直径，或者对于多面体形式的接头(4)，所述接头具有联接所述纵向面(4b)的两个顶点的较大对角线(4c)。

Description

具有多个呈现接头的形式的单元磁体的磁体结构

技术领域

本发明涉及一种具有多个呈现接头的形式的单元磁体的磁体结构。本发明还涉及一种包括一个或多个这种磁体结构的电磁致动器。

背景技术

本发明找到了一种有利的应用，但该应用并不限制用于发送强功率且转子具有高旋转速度的电磁致动器，这通过使用根据本发明的磁体的一个或多个结构来获得。这种电磁致动器可例如用在全电动或混合动力的机动车辆中。

有利地但非限制性地，所述致动器可为旋转的致动器，所述致动器可包括由两个定子包围的至少一个转子，这些元件可在同一个轴上一个相对于另一个地叠置，同时由至少一个间隙分隔开。

在高速应用中，不仅需要紧凑的系统(由于电磁致动器的质量和尺寸的减小而变得可能)以获得优化性能，还需要转动部分或平移部分(也就是说，转子或线性平移元件)的良好机械性能，以便改善系统的可靠性。

在高速应用中，需要减少损耗以获得优化性能。在汽车应用中，越来越追求小型化。为此，重要的是具有紧凑的系统(由于致动器的质量和尺寸的减小而变得可能)，以及移动部分的良好机械性能，以便改善系统的可靠性。

如本发明的非限制性示例，对于轴向通量式的电磁致动器，所述转子包括呈现盘的形式的主体，所述盘具有通过厚度联接的两个圆形面，所述盘限界在外部环状件与内部周边之间，所述内部周边给旋转轴限界出凹部。

至少两个永磁体贴靠在主体的两个圆形面中的至少一个(称作支撑面)上。对于用于与定子相关联的具有单间隙的转子，所述主体的单个圆形面承载磁体，而对于与相应的定子相关联的具有两个间隙的转子，则所述两个面都承载磁体。

所述磁体中的每个由维持部件维持在所述面或相应的面上，在同一个面上的所述至少两个磁体之间留有间隔。

对于径向通量式的电磁致动器，转子包括圆柱形主体，所述圆柱形主体的整个周边承载磁体。

对于所述定子或每个定子，承载绕组元件的定子包括承载线圈的齿，所述齿在自身侧面中的每个上由凹口包围，良好导电的金属丝缠绕在所述齿上以形成线圈。

当一个系列或多个系列的绕组被供电时，与发动机的输出轴连成一体的转子经受由磁场产生的转矩，产生的通量是用于轴向通量式的电磁机器的轴向通量，以及是用于径向通量式的机器的径向通量。

对于具有强功率的发动机，所述转子以高旋转速度转动。具有高旋转速度的发动机的主要缺点在于，所述转子的一个或多个磁体的脱落概率高，以及会至少部分地损坏所述转子。这种发动机的转子因此需能够经得起高旋转速度。

文件US-A-2011/0285237公开了一种轴向间隙式的发动机。该文件的目的在于简化转子的制造步骤，同时阻止由该转子承载的永磁体在所述转子的装配和运行期间移动或松开。所述磁体容置在单件结构中，所述单件结构由紧围所述磁体的模制零件制成。

所述模制零件具有使所述磁体分隔开的凹槽，由所述转子的主体承载的肋经引入到所述凹槽中，这能够锁止所述模制零件以抵抗轴向移动运动。所述模制零件的径向维持通过在所述模制零件内部和外部的同心元件来执行。

该文件因此用于经容置在模制零件中的磁体并且完全不教导使所述磁体处于彼此分隔开。此外，所述肋仅通过自身在所述模制零件上的作用来维持所述磁体并因此不直接地作用于使所述磁体维持在所述转子中。

文件FR-A-1475501描述了一种用于永磁体系统的永磁体磁极，所述永磁体磁极由一捆具有圆形或多边形截面的直磁体构成，所述磁体借助于要使沉没的树脂或其它合成材料组装在磁极块中。

然而，与单元磁体的结构相似的永磁体磁极在高旋转速度下不稳定，所述永磁体仅由要使沉没的树脂个体地维持。整体上不存在对磁体结构的保护。

JP-A-H10121236描述了一种三维的磁体结构，所述磁体结构由多个单元磁体构成。每个单元磁体呈现经伸长接头(plot)的形式，所述经伸长接头具有的长度沿着所述结构的厚度延伸，所述经伸长接头是圆柱形的并且具有沿着所述经伸长接头的长度延伸的磁化线。所述单元磁体定位在所述结构中彼此隔有距离，以便相对于彼此电绝缘，对于圆柱形的接头，每个接头的长度大于纵向平面的直径。

在该文件中，未描述如此形成的结构的增强部件，所述增强部件可防止高旋转速度并阻止单元磁体的脱离。

发明内容

本发明的基本问题在于设计一种用于电磁致动器的磁体结构，所述磁体结构能够经得起高工作速度，同时提供强磁场。

为此，本发明涉及一种三维的磁体结构，所述磁体结构由多个单元磁体构成，所述磁体结构具有形成自身最小尺寸的厚度，每个单元磁体呈现经伸长接头的形式，所述经伸长接头具有的长度沿着所述结构的厚度延伸，所述经伸长接头是圆柱形的或者呈现多面体的形式，所述多面体具有至少一个纵向平面，所述至少一个纵向平面朝向所述结构的工作表面定向，所述经伸长接头具有沿着所述经伸长接头的长度延伸的磁化线，所述单元磁体定位在所述结构中彼此隔有距离，以便相对于彼此电绝缘，对于圆柱形的接头，每个接头的长度大于所述纵向平面的直径，或者对于多面体形式的接头，所述接头具有联接所述纵向面的两个顶点的较大对角线，其特征在于，所述磁体结构包括包裹所述单元磁体的不导电的复合材料层，所述不导电的复合材料层限界出所述磁体结构的整个外轮廓。

磁体结构的工作表面是与用于转动或线性的电磁致动器的定子的线圈面对面的工作表面，磁场从所述工作表面出发。

根据最传统的限定，多面体是具有多边形平面的三维几何形状，所述多边形平面沿着称作棱边的直线节段汇合，例如直棱镜或斜棱镜、立方体或角锥体。在本发明的保护范围中，优选地存在具有相反、平坦且等同的两个纵向多边形表面的多面体，所述多面体例如是多六边形面体，所述纵向多边形表面通过平行的直棱边联接，但这不是限制性的，可仅存在单个纵向表面，顶点由多面体的另一端部承载。

这使得能够存在磁体结构，所述磁体结构具有大量形成单元磁体的接头。已揭露，具有这种多个单元磁体的结构具有高磁化能力，同时具有高抵抗性，所述磁体结构具有优选地由复合材料制成的层以包裹单元磁体。这种磁体结构可形成磁极或者可为完整的磁体。

本发明的目的在于将根据现有技术的可为整个的磁体或磁极的磁体结构分解成多个小磁体或微磁体。大磁体经受通过傅科电流的损耗，该损耗大于在小磁体或微磁体中通过傅科电流的等效损耗。小磁体或微磁体的使用因此能够减少这些对电磁致动器的运行有害的损耗。

已知，为了获得具有优化强度的磁场，磁体的理想体积需接近其中长度等于直径的立方体或圆柱体。众所周知，增加磁体的长度超过当前值不会带来任何磁场增加。然而，本发明的措施与该偏见相左地进行。

单元磁体的长度相对于所述单元磁体的纵向平面的直径或对角线明显增加，这本质上满足结构的机械强度需求，这并未由广泛流传的实践提出。

根据本发明，已发现，所述磁体结构中的多个单元磁体提供具有更大机械强度的磁体结构，同时保持磁属性，所述磁属性几乎近似于单个磁体的磁属性，所述单个磁体具有的表面等于当存在n个单元磁体时所述n个单元磁体的基本表面的n倍。

包裹所述单元磁体和整个经磁化结构的不导电的复合材料层使组件固化。所述复合材料优于铁，以便不引起膨胀转矩或额外的损耗。

此外，所述复合材料层的机械强度可很高，尤其是通过将复合材料注射到通过任何方式相对于彼此维持就位的单元磁体的布置上，可容易地进行包裹。因此，在高旋转速度下不存在磁体脱落风险。

有利地，所述接头的纵向面的面积与所述结构的工作面积的比率小于2％。

这使得能够在接头的纵向面上存在非常大量的接头，由接头在结构的工作表面上占用的地方非常小。

有利地，每个接头具有六边形的纵向平面。

有利地，所述复合材料层包括增强纤维，所述增强纤维例如是玻璃纤维或由塑料材料制成的纤维。

所述增强纤维有助于增加磁体结构的强度，尤其是抗弯曲刚性和抗挠曲刚性。

有利地，所述磁体结构包括至少一个网格结构(maillage)，所述至少一个网格结构包括用于相应的单元磁体的多个容置部。

所述网格结构保持就位，同时被包裹在复合材料层中。这种网格结构能够在制造磁体结构期间维持单元磁体，并且具有代表磁体结构的额外一体连接元件的优点，所述网格结构也可包括增强纤维。

有利地，所述至少一个网格结构呈现蜂窝的形式，同时具有具有六边形截面的容置部。

蜂窝状的网格结构已知用于增强元件(在该情况下，磁体结构)的强度。单元磁体插入在六边形的容置部中，所述六边形的容置部确保维持所述单元磁体。所述容置部的壁用作电绝缘件，并且磁体结构中的容置部的密度可显著增加。蜂窝状的网格结构可由经纤维增强的绝缘复合材料制成。

有利地，每个单元磁体通过经纤维增强的树脂粘合在相应的容置部中。

因此，在本发明的优选实施例的保护范围中，复合材料包裹层、环绕单元磁体的网格结构以及使磁体粘合在所述网格结构中的粘合部件可全部三个都由纤维增强。如此获得的磁体结构具有非常高的抗断裂机械特征。

有利地，所述结构包括两个系列的单元磁体的堆叠，一个系列中的每个单元磁体在所述单元磁体的长度方向上对齐，而另一个系列中的相应的单元磁体安置成首尾相接。

通过磁性亲和力首尾相接地粘合的不同系列中的每对两个单元磁体表现得像单个更长的磁体。

有利地，所述结构包括两个系列的至少两个单元磁体的堆叠，所述两个系列中的一个堆叠在另一个上，复合材料层夹置在两个经堆叠系列之间。

这使得能够存在结构，所述结构可在所述结构的相反的两个面上具有工作表面，该磁体结构可用在由两个定子包围的转子上的转动的电磁致动器中。

有利地，单层材料或多层材料引入到处在所述容置部与所述单元磁体之间的空间中。

该材料可为塑料、复合材料或用于包裹单元磁体的金属材料(例如镍或铜)。在将所述单元磁体引入到所述网格结构中之前，所述材料可沉积在所述单元磁体上，同时例如是包覆材料，或者所述材料可具有使所述单元磁体与接收所述单元磁体的网眼连成一体的作用。

本发明还涉及一种线性或旋转的电磁致动器，其特征在于，所述电磁致动器包括单个这种磁体结构或多个磁体结构，一个或多个磁体结构形成矩形的组件或者是围绕自身中心旋转的转子的一部分，所述一个或多个磁体结构布置成与所述转子同心。

如上文描述，所述磁体结构可形成磁极，或者所述磁体结构可形成完整的磁体。在磁极的情况下，所述磁极通过分支维持彼此间隔开。用于转动的电磁致动器的转子或用于线性的致动器的平移支撑件也可由经纤维增强的复合材料制成。在磁极的情况下，分支可使相邻的两个磁极分隔开。

有利地，当是单个的时，所述磁体结构形成单个在所述致动器上延伸的磁体，或者，当是多数量的时，所述磁体结构是形成交替的连续磁极的连续片体(pavé)。

有利地，当所述致动器是轴向通量式的时，所述磁体结构是多数量的，同时连续片体形成交替的连续磁极，所述磁体结构容置在至少一个支撑件中，所述至少一个支撑件包括分支，所述分支在所述分支之间限界出容置部，所述容置部中的每个接收相应的磁体结构，所述至少一个支撑件是转子的一部分并且具有部分地凹陷的圆盘形状，并且所述至少一个支撑件包括分支，所述分支基本上径向地延伸或者相对于所述转子的径向方向倾斜，至少一个圆盘状的支撑件在至少一个面上由覆盖盘覆盖，所述覆盖盘作为用于加固所述转子的轴向维持部件。

有利地，所述转子具有形成侧边的外部周边环状件，箍实施在所述外部周边环状件上以能够约束(retenir)所述磁体结构。

本发明还涉及一种用于制造这种磁体结构的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-在多个单元磁体的经磁化瓦状件(tuile)中沿着所述经磁化瓦状件的三个尺寸切割，所述经磁化瓦状件具有的长度、宽度和厚度形成所述瓦状件的三个尺寸，

-使所述单元磁体定位和维持成彼此隔有距离，

-围绕着所述单元磁体注射复合材料层以包裹所述单元磁体。

通过沿着三个尺寸(尤其是在所述瓦状件的宽度和长度上)切割，已证实，所述单元磁体具有相对于磁性瓦状件的类似部分的属性改善的磁属性。

所述单元磁体的定位可通过在所述网格结构中接收磁体来进行，在该情况下，所述网格结构是磁体结构的一部分，同时被包裹在复合材料层中。交替地，所述定位可在所述磁体结构的坯料外部进行，并且可不属于经最终包裹的磁体结构。

有利地，所述定位通过将单元磁体引入到网格结构中并围绕着网格结构注射复合材料层来执行。

这是根据本发明的方法的优选实施方式，在通过所述复合材料层包裹之后，所述网格结构保留在所述磁体结构中，所述网格结构有利地是蜂窝状的。

附图说明

通过阅读本发明下文中的详细说明和附图，本发明的其它特征、目的和优点将更加清楚，在所述附图中：

-图1a是根据本发明第一实施方式的用于轴向通量式的电磁致动器的转子的正视图的示意图，

-图1b是图1a中标记为A的经画圈部分的放大图的示意图，

-图1c是由网格结构和单元磁体组成的磁体结构的放大图的示意图，

-图2a是根据本发明第一实施例的用于轴向通量式的电磁致动器的转子的分解图的示意图，

-图2b是根据本发明第二实施例的用于轴向通量式的电磁致动器的转子的分解图的示意图，

-图3是根据本发明实施例的径向通量式的电磁致动器的分解图的示意图，

-图4是根据本发明的磁体结构中用作单元磁体的接头的透视图的示意图，

-图5a和图5b分别是形成单个磁体的磁体结构的俯视图的示意图和该磁体结构的一部分的放大区域的示意图，

-图6a和图6b分别是可在根据本发明的磁体结构中实施网格结构的蜂窝状件的透视图和侧视图的示意图，所述网格结构环绕形成单元磁体的接头。

具体实施方式

所述附图用是作为示例给出的并且并不限于本发明。所述附图构成用于便于理解本发明的原理示意图，并且不必具有实际应用比例。特别地，不同零件的尺寸不代表现实。

参考所有附图(尤其是图4、图5a、图5b、图6a和图6b，还为了前面这些附图上缺少的附图标记而参考其它附图)，本发明涉及一种三维的磁体结构6，所述磁体结构由多个单元磁体4构成。所述磁体结构6可呈现片体的形式，所述片体具有宽度、长度和厚度，所述厚度形成所述磁体结构6的最小尺寸。

根据本发明，每个单元磁体4呈现经伸长接头4的形式，尤其是在图4上可见，所述经伸长接头具有的长度4a沿着磁体结构6的厚度延伸，如图6a和图6b上可见。所述经伸长接头4可为圆柱形的或者呈现多面体的形式，所述多面体具有至少一个纵向平面4b，所述至少一个纵向平面朝向所述磁体结构6的工作表面定向，所述工作表面是与在旋转或线性的电磁致动器中的绕组面对面的表面。

所述经伸长接头4具有沿着所述经伸长接头的长度延伸的磁化线，所述单元磁体4定位在所述磁体结构6中彼此隔有距离，以便相对于彼此电绝缘。

对于圆柱形的接头，每个接头4的长度4a大于所述纵向平面的直径，这未示出在附图上，或者对于多面体形式的接头4，所述接头具有联接所述纵向面4b的两个顶点的较大对角线4c。对于规则(例如六边形)的纵向面4b，所有对角线4c是等量的。

此外，所述接头4的纵向面4b的面积与所述磁体结构6的整个工作面积的比率可小于2％，这表明单元磁体4在磁体结构6的整个工作表面上占据非常小的地方。这使得能够在所述接头4的纵向面4b上存在非常多的接头4。

如图4上所示，形成单元磁体4的每个接头4具有六边形的纵向平面4b。这使得能够例如将每个接头4插入到蜂窝的凹腔(作为网格结构5a)中。

所述磁体结构6包括包裹所述单元磁体4的不导电的复合材料层。所述磁体结构6的整个轮廓可由该复合材料层限界。

所述复合材料优选地不含铁，以不引起膨胀转矩或额外损耗。

复合材料层可包括增强纤维，所述增强纤维例如是玻璃纤维或由塑料材料(例如Kevlar材料或聚酰胺或增加组件的机械强度的任何塑料材料)制成的纤维。

在非常有利的优选模式中，所述磁体结构6可包括至少一个网格结构5a，所述至少一个网格结构包括用于相应的单元磁体4的多个容置部5或蜂房槽。

所述网格结构5a(在存在时)可保持就位，同时被包裹在复合材料层中。所述网格结构5a还可包括增强纤维。

有利地，所述至少一个网格结构5a呈现蜂窝的形式，同时具有具有六边形截面的容置部5，这增强了所述磁体结构6的机械强度。这在图6a和图6b上可见。

在图6a和图6b上示出了从磁体结构6单独取出的网格结构5a。容置部5或蜂房槽不在接头的整个长度上环绕相关联的接头4。

每个单元磁体4通过经纤维增强的树脂粘合在相应的容置部5中。例如，非限制性地，所述单元磁体4可为钕铁硼磁体或钐钴磁体或任何其它类型的磁体。钕磁体对冲击敏感且对扭转敏感，并且可容易燃烧。在通过分割减小所述磁体的尺寸时，本发明可避免所有这些风险，尤其是损坏磁体的风险。

因此，在本发明的优选实施例的保护范围中，复合材料包裹层、环绕单元磁体4的网格结构5a以及使磁体粘合在所述网格结构5a中的粘合部件可全部三个都由纤维增强。如此获得的磁体结构6具有非常高的抗断裂机械特征。

在附图上未示出的第一优选实施方式中，所述磁体结构6可包括两个系列的单元磁体4的堆叠，一个系列中的每个单元磁体4在所述单元磁体的长度方向上对齐，而另一个系列中的相应的单元磁体4安置成首尾相接。通过磁性亲和力首尾相接地粘合的不同系列中的每对两个单元磁体可表现得像单个更长的磁体。

在附图上未示出的第二优选实施方式中，所述磁体结构6可包括两个系列的至少两个单元磁体4的堆叠，所述两个系列中一个堆叠在另一个上，复合材料层夹置在两个经堆叠系列之间。因此，两个经堆叠系列彼此电绝缘。

这使得能够存在磁体结构6，所述磁体结构可在所述磁体结构6的相反的两个面上具有工作表面，该磁体结构6可例如用在转动的电磁致动器中用于由两个定子包围的转子1、1a。例如，在图2b上，每个磁体结构6的两个系列的单元磁体4(在该图上仅一个标记为6)可形成磁体结构6，所述磁体结构具有两个系列的磁体，所述磁体被包裹在同一复合材料层中，一个系列相对于另一个系列电绝缘。

本发明还涉及一种线性或旋转的电磁致动器，仅一个旋转的电磁致动器示出在图1a、图2a上。该致动器可为径向通量式的、轴向通量式的或两者的组合。

线性或旋转的电磁致动器包括单个这种磁体结构6或多个磁体结构6，在该情况下，所述磁体结构可通过分支3彼此分隔开。

一个或多个磁体结构6可形成用于线性的致动器的矩形的组件，所述磁体结构6布置成一个接一个地对齐。一个或多个磁体结构6可为用于旋转的致动器的围绕中心转动的转子1、1a的一部分，所述一个或多个磁体结构6由此布置成与所述转子1、1a同心。

用于转动的电磁致动器的转子1、1a或用于线性的致动器的平移支撑件也可由经纤维增强的复合材料制成。

有利地，当是单个的时，所述磁体结构6形成单个在所述致动器上延伸的磁体。这示出在图5a上。当是多数量的时，所述磁体结构6是形成交替的连续磁极的连续片体。这尤其示出在图2a上。

本发明还涉及一种用于制造这种磁体结构6的方法。所述方法包括在多个单元磁体4的经磁化瓦状件中沿着经磁化瓦状件的三个尺寸切割的步骤，所述经磁化瓦状件具有的长度、宽度和厚度形成所述瓦状件的三个尺寸。下一步骤在于将单元磁体4定位和维持成彼此隔有距离以使所述单元磁体电绝缘。

最后步骤在于围绕着单元磁体4注射复合材料层以包裹所述单元磁体。所述定位可通过将磁体接收到网格结构5a中来进行，在该情况下，所述网格结构5a是磁体结构6的一部分，同时被包裹在复合材料层中。交替地，所述定位可在所述磁体结构6的坯料外部进行，并且可不属于经最终包裹的磁体结构6。

有利地，所述定位通过将单元磁体4引入到网格结构5a中并围绕着网格结构5a注射复合材料层来执行。

参考图1a至图1c、图2a、图2b和图3，示出了电磁发动机或发电机的转子1、1a，所述转子具有至少一个支撑件2、2a，所述至少一个支撑件容置多个单元磁体4。例如，可根据转子是轴向通量式的还是径向通量式的而存在处在所述转子的每侧上或在所述转子内部的支撑件2、2a。

所述至少一个支撑件2、2a包括分支3、3a，所述分支在所述分支之间限界出凹腔，所述凹腔中的每个接收相应的磁体结构6，所述磁体结构6可由包括容置部或蜂房槽5的网格结构5a和单元磁体4组成，每个单元磁体4插入在相应的容置部或蜂房槽5中，所述磁体结构6形成磁极或整个的磁体。图1c示出了这种磁体结构6相对于图1a的放大图。

本发明的目的在于由多个小磁体4替换一个或多个大尺寸磁体。因此存在由大量的小磁体4产生的磁通量，所述小磁体的数量可为每个磁体结构6至少20个并且可超过100个甚至明显更多。现有技术的转子可包括1个至5个磁体，然而本发明设置更多的小尺寸磁体4。根据本发明的小单元磁体4可通过机器人插入到相应的容置部或蜂房槽5中。对于中等尺寸的转子，在本发明的保护范围中的小单元磁体4可具有4mm的尺寸。

在本发明的第一优选实施方式中，转子是径向通量式的，并因此用于径向通量式的发动机或发电机。在该实施方式中，所述至少一个支撑件2a是包括分支3a的圆柱形的。

在图3上所示的实施例中(该图示出了具有两个定子和转子1a的径向通量式的电磁致动器)，圆柱形的径向通量式的转子1具有圆柱形的支撑件2a，所述圆柱形的支撑件具有分隔分支3a，所述分隔分支在所述圆柱形的支撑件2a上轴向地延伸。所述分隔分支3a轴向地限界出由网格结构5a和单元磁体4组成的磁体结构6。可使得圆柱形的支撑件2a是在分隔分支3a之间凹陷的，以接收由蜂房槽式网格结构5a和单元磁体4组成的磁体结构6。

箍9a在圆柱形的支撑件2a附近覆盖转子1a的端部。内部覆盖圆筒10插入在所述圆柱形的支撑件2a内部，并且外部覆盖圆筒15在所述圆柱形的支撑件2a外部并且在所述圆柱形的支撑件2a的外周边上延伸。

第一定子布置在所述转子1a内部，同时具有承载线圈11的内部磁回路12。内部覆盖物10覆盖所述内部磁回路12。

第二定子布置在所述转子1a外部并且环绕所述转子，同时具有外部磁回路14，所述外部磁回路在内部与线圈13一体化。外部覆盖物15布置在所述线圈13与所述外部磁回路14之间。壳体16覆盖转子1a与两个定子的组件。

在图3上未示出的另一实施例中，分支可呈现接续的环状件的形式，所述接续的环状件沿着所述圆柱形的支撑件的轴向方向间隔开。连续的分支可在所述至少一个支撑件的周边上径向地突出。所述至少一个圆柱形的支撑件可为凹陷的，以在连续的两个分支之间存在用于接收由网格结构和单元磁体组成的磁体结构的容置部。

由网格结构5a和用于所述圆柱形的支撑件的单元磁体4组成的磁体结构6中的每个可呈现经闭合圈或片体的形式，所述片体布置成彼此隔有距离。否则，根据该另一实施例的定子和(可能地)覆盖圆筒或端部箍在径向通量式的致动器中的布置可与图3上所示的布置相似。该另一实施例并不是优选的。

在本发明的第二优选实施方式中，转子是轴向通量式的，并因此用于轴向通量式的发动机或发电机。在该实施方式中，所述至少一个支撑件2、2a具有部分地凹陷的圆盘形状，并且所述至少一个支撑件包括分支3、3a，所述分支基本上径向地延伸或者在内轮廓18与支撑件12的外部环状件17之间相对于径向方向倾斜，所述内轮廓在内部限界出用于转子1的旋转轴的通道，所述外部环状件形成支撑件12的外部环状件。这示出在图1a、图1b、图2a和图2b上。

分支3、3a可相对于转子的旋转轴倾斜，如同螺旋桨叶，并且具有越远离支撑件的中心越加宽的宽度。

外轮廓可具有朝向支撑件2内部径向弯曲的边缘，以便形成用于由蜂房槽式网格结构和经引入到外轮廓17中的单元磁体4组成的磁体结构6的端部部分的轴向止挡。

在该第二实施方式中，至少一个圆盘状的支撑件2a可在至少一个面上由覆盖盘8覆盖，所述覆盖盘作为用于加固所述转子1的轴向维持部件。这可通过相应的覆盖盘8在相反的两个面上进行。

在该第二实施方式中，转子1、1a可具有形成侧边的外部周边环状件，箍9实施在所述外部周边环状件17上以能够约束所述磁体结构4来抵抗离心力。

在该第二实施方式中，每个由网格结构5a和单元磁体4组成的磁体结构6可包括处在圆盘状的支撑件2a的每个面上的贯穿或不贯穿的容置部或蜂房槽5。容置在相应的容置部或蜂房槽5中的单元磁体4中的每个可因此通到圆盘状的支撑件2a的每个面上。

在图2a上，示出了用于使相邻的两个磁体结构6分隔开的分支3。

如图2b上可见，至少两个由网格结构5a和基本上形成环状件的单元磁体4组成的磁体结构6可由处在圆盘形状的支撑件2中间的壁19分隔开。所述磁体结构6可为单件盘或者由分支3a分隔开。

下文内容对于本发明的两个优选实施例可为有效的。

磁体结构6中的每个由网格结构5a和单元磁体4组成，所述磁体结构可通过基于含铁材料、合成材料或复合材料的一体连接部件与所述至少一个支撑件2、2a连成一体。

所述一体连接部件可为转子的组成部分并且/或者可为与转子连成一体的经添加零件。所述经添加零件可与所述转子1、1a焊接、螺接、铆接或卡扣。可在每个单元磁体4与接收所述每个单元磁体的容置部或蜂房槽5之间设置一体连接部件，所述一体连接部件处在分隔壁19的容置部或蜂房槽5的内面上，所述内面相对于相邻的容置部或蜂房槽5限界出所述蜂房槽。

在每个由蜂房槽式网格结构5a和单元磁体4组成的磁体结构6中，容置部或蜂房槽5可由分隔壁19限界，每个单元磁体4通过树脂、通过粘合或通过焊接一体连接在相应的容置部或蜂房槽5中。

单元磁体4以及相应的容置部或蜂房槽5可具有可变的形状，所述单元磁体的磁极沿着平行方向或发散方向定向。例如，容置部或蜂房槽5的尺寸可随着容置部或蜂房槽5的不同而不同。容置部或蜂房槽5可不必具有六边形，尽管六边形是优选的。

电磁致动器可包括承载至少一个绕组的至少一个定子，电磁发动机或发电机包括处在所述至少一个转子与承载绕组的一个或多个定子中的所述至少一个定子之间的一个或多个间隙。

每个定子可包括与绕组相关联的磁回路。定子可具有经开口或经闭合的齿或凹口。骨架能够保护电磁发动机或发电机。定子可串联连接或并联连接。一个定子相对于另一个定子偏移一定角度，所述偏移与所述凹口的形状以及与所述单元磁体4的形状组合，这能够减小转矩变化和膨胀转矩。

致动器可为电磁发动机或发电机，所述电磁发动机或发电机可以极高速度(存在或不存在倍增速度)运行。发动机或发电机可包括串联连接或并联连接的至少两个定子或至少两个转子。

转子可包括旋转轴，所述旋转轴与转子1、1a的圆形面垂直地延伸，同时穿过两个定子。转子1、1a可由至少两个轴承承载，一个轴承与相应的定子相关联，以允许所述轴承相对于定子旋转。

Claims (16)

1.一种三维的磁体结构(6)，所述磁体结构由多个单元磁体(4)构成，所述磁体结构(6)具有形成自身最小尺寸的厚度，每个单元磁体呈现经伸长接头(4)的形式，所述经伸长接头具有的长度(4a)沿着所述磁体结构(6)的厚度延伸，所述经伸长接头(4)是圆柱形的或者呈现多面体的形式，所述多面体具有至少一个纵向平面(4b)，所述至少一个纵向平面朝向所述磁体结构(6)的工作表面定向，所述经伸长接头(4)具有沿着所述经伸长接头的长度延伸的磁化线，所述单元磁体(4)定位在所述磁体结构(6)中彼此隔有距离，以便相对于彼此电绝缘，对于圆柱形的接头，每个接头(4)的长度(4a)大于所述纵向平面的直径，或者对于多面体形式的接头(4)，所述接头具有联接所述纵向面(4b)的两个顶点的较大对角线(4c)，其特征在于，所述磁体结构(6)包括包裹所述单元磁体(4)的不导电的复合材料层，所述不导电的复合材料层限界出所述磁体结构(6)的整个外轮廓。

2.根据权利要求1所述的磁体结构(6)，其中，所述接头(4)的纵向面(4b)的面积与所述磁体结构(6)的工作面积的比率小于2％。

3.根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，其中，每个接头(4)具有六边形的纵向平面(4b)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，其中，所述复合材料层包括增强纤维，所述增强纤维例如是玻璃纤维或由塑料材料制成的纤维。

5.根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，所述磁体结构包括至少一个网格结构(5a)，所述至少一个网格结构包括用于相应的单元磁体(4)的多个容置部(5)。

6.根据权利要求5所述的磁体结构(6)，其中，所述至少一个网格结构(5a)呈现蜂窝的形式，同时具有具有六边形截面的容置部(5)。

7.根据上两个权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，其中，每个单元磁体(4)通过经纤维增强的树脂粘合在相应的容置部(5)中。

8.根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，所述磁体结构包括两个系列的单元磁体(4)的堆叠，一个系列中的每个单元磁体(4)在所述单元磁体的长度方向上对齐，而另一个系列中的相应的单元磁体(4)安置成首尾相接。

9.根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，所述磁体结构包括两个系列的至少两个单元磁体(4)的堆叠，所述两个系列中的一个堆叠在另一个上，复合材料层夹置在两个经堆叠系列之间。

10.根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)，其中，单层材料或多层材料引入到处在所述容置部(5)与所述单元磁体(4)之间的空间中。

11.一种线性或旋转的电磁致动器，其特征在于，所述电磁致动器包括单个根据上述权利要求中任一项所述的磁体结构(6)或多个磁体结构(6)，一个或多个磁体结构(6)形成矩形的组件或者是围绕自身中心旋转的转子(1，1a)的一部分，所述一个或多个磁体结构(6)布置成与所述转子(1，1a)同心。

12.根据权利要求11所述的电磁致动器，其中，当是单个的时，所述磁体结构(6)形成单个在所述致动器上延伸的磁体，或者，当是多数量的时，所述磁体结构(6)是形成交替的连续磁极的连续片体。

13.根据权利要求11所述的电磁致动器，其中，当所述致动器是轴向通量式的时，所述磁体结构(6)是多数量的，同时连续片体形成交替的连续磁极，所述磁体结构(6)容置在至少一个支撑件(2，2a)中，所述至少一个支撑件包括分支(3，3a)，所述分支在所述分支之间限界出容置部，所述容置部中的每个接收相应的磁体结构(6)，所述至少一个支撑件(2，2a)是转子(1)的一部分并且具有部分地凹陷的圆盘形状，并且所述至少一个支撑件包括分支(3)，所述分支基本上径向地延伸或者相对于所述转子(1)的径向方向倾斜，至少一个圆盘状的支撑件(2)在至少一个面上由覆盖盘(8)覆盖，所述覆盖盘作为用于加固所述转子(1)的轴向维持部件。

14.根据权利要求13所述的电磁致动器，其中，所述转子(1)具有形成侧边的外部周边环状件(17)，箍(9)实施在所述外部周边环状件(17)上以能够约束所述磁体结构(6)。

15.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项所述的磁体结构(6)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-在多个单元磁体(4)的经磁化瓦状件中沿着所述经磁化瓦状件的三个尺寸切割，所述经磁化瓦状件具有的长度、宽度和厚度形成所述瓦状件的三个尺寸，

-使所述单元磁体(4)定位和维持成彼此隔有距离，

-围绕着所述单元磁体(4)注射复合材料层以包裹所述单元磁体，所述复合材料层限界出所述磁体结构(6)的整个外轮廓。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述定位通过将所述单元磁体(4)引入到网格结构(5a)中并围绕着所述网格结构(5a)注射复合材料层来执行。