CN111316538A - 具有增加的功率密度的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，所述电机要么包括圆形环状圆柱定子和可旋转布置在所述定子内侧的圆形圆柱转子，要么包括圆形圆柱定子和可旋转布置在所述定子外侧的圆形环状圆柱转子，存在在所述定子和所述转子之间形成的空气缝隙。所述转子包括磁导转子本体和相邻布置在所述转子本体内的至少一对磁体，其中离开所述磁体对的磁体的相同极的磁体轴在所述磁体对的磁体的面对定子的一侧上彼此相交。所述转子本体在转子的圆周方向和径向方向上延伸并由磁体对限定的区域中具有至少一个凹部。

Description

具有增加的功率密度的电机

技术领域

本文描述了具有增加的功率密度的电机。尤其是描述了一种电机，该电机具有带特别节能设计的转子本体。

背景技术

在本文中，电机被理解为内部或外部转子电机形式的电机。电机可以是电动机也可以是发电机。多永久性激励高达几百千瓦的电机或由电激励磁极操作的电机如今用于航空电子或汽车应用中的传动系。此外，这样的电机可以配备有分布式绕组，例如波绕组。由于绕组概念在损耗上的有利效果发生，这种类型的机器可以实现高功率密度。

作为高功率密度的结果，可以实现电机的转子的高转矩和高旋转速度。通过转子和定子之间特别小的缝隙可以进一步优化功率密度和可实现转矩。

尽管这样的转子和定子的布置可以达到高转矩并因此达到高EMF，但是高EMF不利于转子的可实现旋转速度。

根本问题

因此目的是提供一种电机，所述电机能够实现高旋转速度和高转矩并且制造仍然是有成本效益的。这样的电机尤其在航空电子或汽车领域中对于电动性应用的大规模生产是有利的。

发明内容

为了实现所述目的，提出了这样一种电机，所述电机要么包括圆形环状圆柱定子和可旋转地位于所述定子内侧的圆形圆柱转子(内部转子)，要么包括圆形圆柱定子和可旋转地位于所述定子外侧的圆形环状圆柱转子(外部转子)。空气缝隙在所述定子和转子之间形成，以确保转子的无障碍旋转。在两种情况下，转子包括磁导转子本体和相邻地位于所述转子本体内的至少一对磁体。离开磁体对的磁体的相同极(各自的北极或南极)的磁体轴在磁体对的磁体的面对定子的一侧上相交。所述转子本体可以在所述转子的圆周方向和径向方向上延伸的由所述磁体对限定的区域，例如由所述磁体对划定的区域中，具有至少一个凹部。

在本说明书中，所述转子本体的旋转轴方向在所述转子绕其旋转的旋转轴上延伸，或平行于该旋转轴而延伸。相应地，径向方向垂直于这个旋转轴延伸。径向方向也平行于穿过电机的截面平面而延伸，所述旋转轴垂直于所述截面平面。圆周方向转而在这样的截面平面内以某一任意的半径绕所述旋转轴延伸。

磁导转子本体被理解成意思是由以下材料制成的转子本体，所述材料在一方面传输即不阻挡或不显著改变磁体对的磁体的磁场但另一方面在转子运动期间也具有对另一导电体的电感效应。这些材料包括，例如含铁材料，诸如含钴或含镍金属等。因此，例如，转子可以由在旋转轴方向上彼此抵靠放置的多个金属板制成。

磁体的磁体轴是在每种情况下限定在磁体内的任意给定的轴，其直接连结磁体的两极。换句话说，磁体的磁体轴沿着在磁体的中心的最短磁场线从一极向相反极延伸，例如从南极向北极延伸。因此，其磁体轴在面对定子的一侧上相交的磁体对的磁体以这样的方式位于转子本体中，即在转子本体和磁体的截面平面中观察，在每种情况下磁体的给定极，例如两个磁体的北极，不妨说是彼此相对的，但两个磁体的磁体轴彼此不重叠或不平行。确切地说，磁体以这样的方式位于转动本体中(截面平面中)，即它们的例如在每种情况下从北极离开的磁体轴以大于180°的角相交，并且它们的相交点相对于磁体的中心的直接连接线位于连接线的面对定子的一侧上。

如果分离磁体的两极并因此垂直于该磁体的磁体轴的虚拟轴在转子本体的截面平面中被观察到，则磁体对的两个磁体的虚拟轴形成磁体对的磁体的V形构造。“V”中的开口面对定子。磁体对的磁体的面对“V”的内侧的极具有相同的极性。

相邻放置的磁体可以在转子的截面平面中具有任何给定的横截面。例如，矩形、圆形、椭圆形等的磁体可以位于转子本体中。

相邻放置的磁体以这样的方式设置在转子本体中，即在圆周方向上没有额外磁体位于所述磁体之间。更确切地，在圆周方向上两个磁体之间的区域由转子本体的材料和/或在凹部中存在的流体制成。可替代地，磁体对可以由两组磁体形成，其中一组磁体的磁体的磁体轴彼此平行或彼此重合，一组磁体的相邻放置的磁体的相对放置的极指向彼此。一组磁体的磁体之间的区域由转子本体的材料和/或在凹部中存在的流体制成。

由磁体对(或两组磁体)限定或划定且在转子的圆周方向和径向方向上延伸的区域包括转子本体的这一区域，这一区域位于所述磁体对的(最内侧)磁体之间，一直到转子本体的面对定子的表面。所述区域由所述磁体对的磁体划定为转子本体的内部。在圆周方向上对区域的划定可以由在特定磁体上延伸或穿过所述特定磁体延伸的任何给定轴来限定。例如，在所述特定磁体上延伸的轴可以在背离定子的一侧上延伸，但也可以在所述特定磁体的面对定子的一侧上延伸。此外，所述轴可以将所述特定磁体的两极分离并垂直于磁体轴，并可以在两个方向上都被延长，从而确定转子本体的由所述磁体对限定或划定的区域。

由于磁体对的磁体的相互面对的极，由磁体对限定的区域成为了转子的极形成区域(也被称为极区)。由磁体对限定的极形成区域位于转子本体的截面平面中，但也对应于磁体的延伸在旋转轴方向上平行于转子的旋转轴延伸。

至少一个凹部设置在由磁体对所限定或划定的这一区域(极区)中，因此增加了电机的功率密度。在本上下文中，功率密度被理解为意思是电机的功率(以kW表示)与质量(以kg表示)的商，但也可以由定子/转子装置的功率除以质量来定义。

由于由磁体对限定的所述区域中的至少一个凹部，这一区域中的转子没有形成完整的圆形段(对于内部转子来说)或圆形环状段(对于外部转子来说)。在截面平面中观察，磁体所放置的区域(也被称为磁体容器)和所述至少一个凹部形成了相对于完整圆形段或完整圆形环状段的开口。因此可以节省质量，作为其结果，转子更加轻量并且功率密度增加。

例如，转子可以由在旋转轴方向上彼此抵靠放置的多个金属板制成。这些金属板分别位于转子的截面平面中。所述至少一个凹部可以在制造金属板期间，例如通过冲压或切割整个板来产生。所述至少一个凹部可以在金属板的每一个中具有相同的设计，以便凹部在旋转轴方向上具有相同形状。可替代地，所述凹部中的至少一个凹部的形状可以在旋转轴方向上改变，包括在凹部的终点和(新)起点上改变。

在一种实施例中，所述至少一个凹部的其中一个凹部可以位于转子本体的面对定子的一侧上(即位于其表面上)。这样的凹部可以在转子的圆周方向上延伸，使得划定转子本体并面对定子的表面的半径在定子的圆周方向上改变。当然，凹部也可以在转子的旋转轴方向上延伸，例如具有与磁体对的磁体在旋转轴方向的延伸相同的延伸。

通常的电机具有在内部转子的外直径处或在外部转子的内直径处具有理想圆形设计的转子。从这出发，在此描述的电机的实施例具有这样的转子，所述转子在面对定子的表面处的半径根据角度位置(即根据在圆周方向上的位置)具有变化的尺寸。因此转子(置于截面平面中)的截面区域大致由多边形划定。因此，在磁体对的磁体之间、即在由磁体对限定的区域的边缘处的相对于定子所产生的空气缝隙，稍微大于在由磁体对限定的区域之间的各部分中的空气缝隙。在转子截面平面中位于转子本体的表面上的这样的凹部，由于转子本体材料离定子绕组的更大距离，减少了转子本体在定子绕组上的电感效应。同样地，在维持EMF的同时，这样的凹部允许电机在转子的更高旋转速度下运行。此外，在电动机模式下操作时转矩不会明显减少。后者已经在例如转子的拖曳模式下被证明。这尤其是因为以下事实，即(在转子和定子之间的径向方向上)实现了直接磁通量的减少，并且同时，在横向方向上(在转子和定子之间的圆周方向上)维持磁通量。

位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部可以在转子的圆周方向上具有直线延伸的至少一部分。所述凹部可以在转子的截面平面中具有例如三角形、四边形或一些其它类型的多边形形状的设计。换句话说，所述至少一个凹部形成了裁切完整圆形段或完整圆形环状段的部分。因此，转子在其面对定子的一侧(表面)上可以相对于理想圆形表面(在内部转子的情况下朝向旋转轴，以及在外部转子的情况下远离旋转轴)呈多边形切面。

可替代地或除此之外，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部可以在转子的圆周方向上具有以曲线延伸的至少一部分。与转子面对定子的理想圆形侧相比，至少一个弯曲部分的曲率同样可以是正的。在内部转子的情况下，所述本体的表面发展在截面平面中是连续凸面的，然而在外部转子的情况下它是连续凹面的。当然，所述至少一个弯曲部分的至少一个可以具有负曲率，以便其在内部转子的情况下形成转子面对定子的凹面侧，以及其在外部转子的情况下形成转子面对定子的凸面侧。

在另一实施例中，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部可以在转子的圆周方向上、在转子本体的由磁体对限定的区域中具有对称设计。换句话说，根据角度位置，转子的表面的半径总是具有两个位置，所述两个位置以相同的值对称地位于在径向方向上延伸的给定对称轴的两侧上。可替代地，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部可以在转子的圆周方向上、在转子本体的由磁体对限定的区域中具有不对称设计。换句话说，在径向方向上没有转子的各半径的共享对称轴。

可替代地或除此之外，在转子本体的由磁体对限定的区域中，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部可以相对于磁体对在转子的圆周方向上对称地放置。凹部的对称轴可以与由磁体对的磁体限定的对称轴重合。可替代地，具有对称设计的凹部可以不对称地放置。在这种情况下，圆周方向上对称的凹部可以比靠近磁体对的另一磁体而位于更靠近磁体对的一个磁体。

同样地，圆周方向上不对称的凹部可以相对于磁体对的磁体对称地放置。例如，圆周方向上的凹部的起点和终点可以相对于磁体对的磁体的对称轴对称放置。凹部的起点和终点是转子的面对定子的一侧的两个位置，在所述位置处转子表面的半径偏离理想圆形表面。相反地，凹部的起点和终点之间的各半径的路径在圆周方向上是不对称的。

在转子的一种变型例中，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部在转子的圆周方向上延伸遍及由磁体对限定或划定的区域的25％到基本100％。换句话说，在遍及由磁体对限定的区域的25％到基本100％上，在圆周方向上的转子表面的半径偏离转子在截面平面中的理想圆形表面发展。所述凹部不应当正好达到由磁体对限定的区域的100％，因为否则的话相对于定子的空气缝隙会在遍及整个区域上被扩大，从而减少了由电机要实现的转矩。此外，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部优选可以在转子的圆周方向上延伸遍及由磁体对限定的区域的50％到85％，并且尤其优选延伸遍及由磁体对限定的区域的75％。

在一种特定实施例中，位于转子本体的面对定子的一侧上的凹部，形成了转子在截面平面中正弯曲的表面发展，也就是，对于内部转子来说形成了连续凸面表面以及对于外部转子来说形成了连续凹面表面。例如，由于所述凹部，定子和转子之间的空气缝隙在径向方向上放大了62％。因此，空气缝隙的厚度可以从极形成区域的边界区域(朝向由另一磁体对限定的相邻区域)中的0.8mm增大到转子表面的半径中改变最大的区域(例如，在圆周方向上位于由磁体对限定的区域的中心)中的1.3mm。因此EMF可以减少大致11％，而由电机生成的转矩实际上不变。由磁体对限定的区域的边界区域可以在转子的区域的圆周方向上，在所述边界区域中存在交叉电感Lq并形成电机的转矩的主要部分。在圆周方向上观察，在磁体对之间的区域中，尤其是在由磁体对限定的区域的中心中，可以存在直接电感Ld，这里形成很少的转矩或没有形成转矩。

无论电机的这些实施例如何，由于变化的空气缝隙引起的空气摩擦损耗非常低。增加的旋转速度不会受到空气摩擦损耗的不利影响。

在另一实施例中，所述至少一个凹部可以位于磁体对的磁体的至少一个磁体的背离定子的一侧上。由于磁体对的两个磁体的V形构造，磁体的背离定子的一侧，对于内部转子来说是所述磁体的更靠近转子的旋转轴的一侧，以及对于外部转子来说是所述磁体的离旋转轴更远的一侧，并且还面对磁体对的另一磁体的相对应的一侧。所述至少一个凹部可以表示包含磁体的磁体容器的延伸和/或扩张；空气或一些其它非磁导流体而不是磁性材料被包含在所述凹部中。

以这种方式构造的所述至少一个凹部，仅由于转子本体材料的节省和伴随的重量的减少而允许了在功率密度上的增长。此外，由于转子材料的中断，减少或完全避免了同极磁体之间的漏磁通量。因此，由磁体形成的磁场更明显地从北极向南极闭合，由此同样增加了功率密度。所述至少一个凹部的另一作用是由离心力导致的转子上机械应力的减少。由于磁体对的磁体的至少一个磁体的背离定子的一侧上的所述至少一个凹部，由离心力引起的转子中的机械应力可以被均等化，即扁平设定在均匀水平上。同时，由于凹部包含空气或一些其它非磁导材料，磁体对的两个磁体之间的磁路长度在凹部周围延伸。这导致了磁体对的磁体之间在定子方向上的提高的磁通量。

此外，位于磁体的背离定子的一侧上的凹部可以具有肾形设计。所述凹部在转子的截面平面中具有弯曲或者圆形设计。除此之外或可替代地，凹部可以比磁体的边缘更进一步地在径向方向上朝向定子(因此对于内部转子来说向外并背离旋转轴，以及对于外部转子来说向内并朝向旋转轴)延伸，所述凹部的边缘面对由磁体对限定的区域的中心和转子本体面对定子的一侧。可替代地或除此之外，凹部可以在径向方向上相对于转子的旋转轴进一步延伸。

当凹部与容纳磁体的磁体容器一起形成共享腔时，凹部形成了附属物，所述附属物对于内部转子来说从旋转轴离开而延伸到转子的外侧，并且对于外部转子来说朝向旋转轴而延伸至转子的内侧。因此凹部延伸到转子的由磁体对限定的区域中。

在一种变型例中，凹部在每种情况下可以位于磁体对的磁体的相对侧。两个凹部可以在转子的截面平面中对称形成。在本情况下，由磁体对划定的区域的对称轴和/或磁体容器的对称轴可以用作为对称轴。此外，两个凹部可以在圆周方向上彼此间隔开，以便在径向方向上观察时，在由磁体对划定的区域中的转子材料，经由两个凹部之间的腹板而与余下的转子材料(对于内部转子来说是进一步向内放置的转子材料，并且对于外部转子来说是进一步向外放置的转子材料)连接。尤其是，设置两个凹部增加了磁体对的两个磁体之间的磁路长度。两个肾形的凹部导致了磁体对的磁体之间在定子方向上的提高的磁通量。

在另一实施例中，所述凹部可以位于磁体对的磁体的至少一个磁体的面对定子的一侧上。由于磁体对的两个磁体的V形构造，磁体的面对定子的一侧对于内部转子来说是更靠近转子的外侧的一侧，以及对于外部转子来说是更靠近定子的旋转轴的一侧，并且还面对相邻磁体对的另一磁体的相对应的一侧。所述至少一个凹部可以表示容纳磁体的磁体容器的延伸；其中空气或一些其它非磁导流体而不是磁性材料被包含在所述凹部中。

位于磁体的面对定子的一侧上的凹部同样增加了电机的功率密度。电机的功率密度仅仅由于重量节省而增加。此外，由离心力所导致的围绕所述凹部的转子本体材料的机械应力被减小。

凹部可以具有任何所需形状。例如，凹部在转子的截面平面中是钩形，所述凹部在转子的圆周方向上和/或在径向方向上从磁体的面对定子的一侧或相关磁体容器延伸。

根据一种变型例，位于磁体的面对定子的一侧上的凹部可以与位于直接相邻的磁体的面对定子的一侧上的相对应的凹部连接。直接相邻的磁体可以是邻近磁体对的磁体，其中相邻的磁体属于转子的由所讨论磁体对限定的邻近的另一区域。

由于转子的由各自磁体对限定的两个相邻区域的各凹部的这一连接，由各自磁体对限定的不同区域的邻近磁体容器可以被连接，并在转子中形成转子的截面平面中的连续开口。可以通过这样的连接凹部的设计而进一步减少转子中通常由离心力产生的机械应力。因此所述连接凹部形成释放切口，作为其结果，作用于转子材料上的应力，尤其是转子的径向方向上的应力，可以显著减少。

在另一实施例中，形成至少一个磁体对的各磁体在每种情况下均是永磁体。具有简单设计的转子可以使用永磁体来制造。可替代地，转子中的至少一个磁体通过电磁体来实现。尽管这需要转子的电气化，但它允许了在转子的使用中更大的变化性。

对于转子与永磁体装配在其中的永久激励的电机，其磁场(在电动机模式下)可以与定子通电所产生的磁场相互作用，以便引起转子的旋转。在发电机模式下，转子的旋转产生了可以在定子绕组的端子处分接的电力。

在由磁体对限定的区域中设置至少一个凹部导致了在旋转期间转子本体的机械性能上的提高。此外，实现了转子重量的减少，这一方面允许了电机的功率密度增加。另一方面，对于转子的相同或相似重量，可以在转子中提供总体更大量的磁性材料。要由电机实现的转矩可以以这种方式增加。

在一种实施例中，转子具有由各自磁体对限定或划定的总共八个区域。这与大致45°的极距相对应。当然，转子可以具有由各自磁体对限定的多于或少于八个的区域；例如，转子可以由四个、六个或十二个这样的区域来组成。

根据另一方面，电机包括具有电磁作用齿的定子，所述电磁作用齿指向转子。

根据还有一方面，车辆包括根据所描述的方面之一的电机。

附图说明

参考相关的附图，进一步的目标、特征、优点和可能的应用由以下示例性实施例的描述得到，以下示例性实施例不应被解释为限制。单独或以任意组合描述和/或图形显示的所有特征，构成了本文所公开的主题，也独立于其在权利要求书中的分组或其反向引用。图中所示的组件的尺寸和比例不一定是按比例的，并且在要实施的实施例中可以不同于本文所示出的那些实施例。

在图中:

图1示出了电机的转子的由磁体对限定的区域的一种变型例的示意性截面图；

图2示出了转子细节的另一示例性截面图，该转子具有一个完整区域和由各自的磁体对限定的两个相邻的半区域；以及

图3示出了图2所示的示意性截面图的放大细节。

具体实施方式

在图1中部分描述的电机100具有在以下被更详细描述的转子10。电机100包括空心圆柱定子20，在图1中只示出了所述空心圆柱定子20的一部分。定子20具有向内指向的电磁作用齿25。定子20的电磁作用齿25可以设计为波绕组，例如具有分布式绕组。

将电机100的转子10示出为内部转子，因此该内部转子沿着定子20的内侧旋转。定子20和转子10之间的空气缝隙L优选是小的，以便在电机100中实现最高的可能转矩。例如，定子20和转子10之间的空气缝隙在径向方向上可以在0.4m和1mm之间。在一种特定实施例中，空气缝隙在径向方向上是0.8mm。

转子10包括具有多个磁体容器12的磁导转子本体11。一个或多个磁体30a、30b可以位于该多个磁体容器12的每个中，相对于图1的附图平面垂直(即平行于转子的旋转轴D)延伸。在多磁体30a、30b的情况下，例如，这些磁体具有同极布置；即，它们的极实质上指向同一方向上。两个磁体容器12在图1中示出。第一磁体30a位于第一磁体容器12a中，而第二磁体30b位于第二磁体容器12b中。两个磁体30a、30b一起形成磁体对30，并且以这样的方式定向，即磁体30a、30b的相同极彼此面对。在图1中，两个磁体30a、30b示出为，使得它们的北极实质上朝着转子10的面对定子20的一侧(这里在内部转子的情况下，转子10的外侧)指向。当然，磁体30a、30b也可以位于相反的极方向上。

相邻地位于转子本体11内侧的磁体30a、30b具有磁体轴M，所述磁体轴M从磁体30a、30b的相同极N、S离开，并且在磁体对30的磁体30a、30b面对定子20的一侧相交。图1中所示的磁体轴M连接两个磁体30a、30b的各自的北极和南极。如果磁体轴M延伸，使得它们从磁体30a、30b的相同极(在本情况下，所示出的北极)离开，则两个磁体轴M在磁体30a、30b的面对定子20的一侧相交。

在所示出的矩形磁体30a、30b的情况下，转子10的磁体容器12以V形成对地位于转子10的圆周方向上。图1所示出的转子10的细节只显示了一个磁体容器对12。电机100的转子10可以具有多个这样的磁体容器对12和相关的磁体对30。尤其是，各自相邻的磁体容器对12的磁体30a、30b具有相反极性的磁体30a、30b。换句话说，位于图1所示出的磁体容器对12旁边的磁体容器对12的磁体30a、30b具有朝着定子20指向的南极。

转子本体11具有由磁体对30的磁体30a、30b限定或划定的区域15。由于因磁体对30的以相同极N互相面对的磁体30a、30b而在这一区域15中产生了磁极，该区域15也被称为极形成区域15。极形成区域15由磁体对30限定并在转子10的圆周方向和径向方向上延伸。图1以点划线示出了极形成区域15的划定的例子。极形成区域由两个轴31a、31b朝向旋转轴来限定(划定)，所述轴31a、31b分别在磁体容器对12的两个磁体30a、30b上背离定子20的一侧上延伸。当然，这些划定轴31a、31b还可以在离磁体30a、30b的一定距离处延伸或穿过磁体30a、30b延伸。

由于两个磁体30a、30b的相同极方向，磁体对30的磁体30a、30b一起形成了从转子本体11延伸并超出极形成区域15的磁场。因此发生了与定子20的电磁感应磁场的磁相互作用，作为其结果，可以使转子10运动。例如可以以这样的方式控制定子20的电磁作用，即转子10在拖曳模式下运行；即，由定子20的在前面的相反极吸引极形成区域15中存在的磁场(由此产生的极)。

至少一个凹部位于极形成区域15，作为其结果，实现了转子10的重量减少，并且由于其它作用，进一步提高了电机100的功率密度。

因此凹部14可以位于转子本体11的面向定子20的一侧上。这一凹部14在转子10的圆周方向和旋转轴方向两者上延伸，使得转子本体11的半径(在转子的截面平面观察，划定转子本体11的表面的半径)在转子10的圆周方向上是变化的。换句话说，在转子10和定子20之间的空气缝隙L在凹部14的区域中在比位于转子10的圆周方向上的没有凹部14的区域中更大(更显著)。作为放大空气缝隙的结果，由于转子10和定子20的齿25之间更大的距离，在转子本体11的非转矩形成区域中，转子本体11的通常金属的材料不太强烈地激励定子20的齿25。

图1的右部显示了空气缝隙的放大图。空心圆筒形定子20具有位于转子10的外侧11a、11b对面的内侧21。短划线表示转子10的外侧11b，外侧11b具有恒定的半径并因此与定子20的外侧21同中心放置。因此这些侧21和11b之间的距离，即空气缝隙L，在圆周方向上总是相同的。空气缝隙在凹部14的区域中加宽。经由转子10的外侧11a的在极形成区域15中的径向向内偏离路径，这在图1中的放大区域中是可识别的。换句话说，在逆时针方向上观察，空气缝隙L，在本情况下即定子20的内侧21和转子10的外侧11a之间的距离，在转子10的放大示出的区域中是更大的。类似地，在极形成区域15的在圆周方向上观察的进一步路径中，侧21和11a之间的距离(空气缝隙L)变得更小，直到外侧11a再一次与同心的短划线11b重合。

图1中示出具有以曲线延伸的部分的凹部14。尤其是，转子10的面对定子20的一侧在凹部14的区域中具有正曲率；即这里所示出的转子10的外侧是连续凸面的。在外部转子的情况下，转子的内侧将是连续凹面的。这提供了正空气动力。当然，凹部14的弯曲部分也可以具有负曲率，使得转子10的所示出的外侧会在凹部14的区域中，至少在多个部分中具有凹面设计。在外部转子的情况下，转子的内侧在多个部分中是凸面的。凹部14可以同样具有图1未示出的直线延伸的部分。

此外，所示出的凹部14在转子10的圆周方向上具有对称设计，并对称地位于磁体对30的磁体30a、30b之间。凹部14在圆周方向上的对称性提高了转子10的平滑运行。对于偶数个极形成区域15，即使当凹部14在圆周方向上具有非对称设计但是在转子10的截面平面中在每个极形成区域15中具有相同的形状时，还可以维持转子10的平滑运行。作为结果，转子10的表面上相对放置的点在截面平面中具有相同的半径，因此实现了重量的均匀分布。

凹部14也可以在转子10的圆周方向上对称地布置在磁体对30的磁体30a、30b之间。如图1所示，凹部14的“最深”的位置(具有最大空气缝隙的位置)位于极形成区域15的中心，即，正好在磁体30a和30b之间。此外，凹部14可以在圆周方向上任意延伸。图1所示的凹部14延伸遍及极形成区域15的大致75％。

另一凹部13位于磁体30a、30b的至少一个磁体的背离定子的一侧上。这个凹部13例如可以邻接与磁体30a、30b相关联的磁体容器12。图1中示出了分别在磁体容器12a、12b上的凹部13a或13b。这些凹部13表示转子本体11的材料的进一步减少或替代性减少。例如，凹部13可以是肾形的，其中凹部13的一部分与相关联的磁体容器12的端部相比位于离转子本体11的面对定子20的一侧更远。此外，位于磁体30a、30b的背离定子20的一侧上的凹部13可以从转子本体11的背离定子20的一侧延伸得比(位于磁体容器12的)相关联的磁体30a、30b的边缘更远，其中所述边缘面对极形成区域15的中心和转子本体11的面对定子20的一侧。

图2和3更详细地示出了另一或替代性凹部16。图2显示了在每种情况下包括了一个完整极形成区域15和两个相邻的半极形成区域15的转子10的细节。极形成区域15可以在转子10的圆周方向上延伸遍及转子10的由角度α限定的某个部分。例如，极形成区域15延伸遍及转子10的45°，作为其结果，转子10被分成八个极形成区域15。

另一或替代性凹部16设置在磁体对30的磁体30a、30b的至少一个磁体的面对定子20的一侧上。这个凹部16可以与位于直接相邻的磁体30a、30b的面对定子20的一侧上的相对应的凹部16连接。这在图3中以放大图来示出。凹部16例如连接属于邻近的极形成区域15的两个相邻磁体的两个磁体容器12。可替代地，凹部16也可以设置成不与特定磁体容器12连接，但仍与在相邻极形成区域15中的相对应的凹部16连接。

另一凹部17可以在转子本体11的位于两个极形成区域之间的区域中或在跨两个极形成区域15之间的边界而延伸的区域中形成。尤其是，这样的凹部17可以在径向方向上、在凹部13之间位于相同高度，或位于离定子20更远处。例如，凹部17可以具有带相对于转子10的旋转轴D的半径的区域的质心，该半径与凹部13的区域的质心的相对于旋转轴D的半径的80％到120％对应。此外，在转子10的截面平面中，凹部17可以相对于在两个极形成区域15之间延伸的轴对称地形成。以这种方式放置的凹部17减少了转子重量以及转子本体11中两个相邻极形成区域15的两个邻近凹部13之间的机械应力。由于两个极形成区域15之间的位置，作为凹部17的结果不会发生明显的电磁缺陷。

尤其从图2来看明显的是，两个磁体容器12与凹部13和16一起可以在转子本体11中形成连续(连接的)腔。可以通过在转子本体11中的冲压或切割操作容易地形成这样的连续腔，以便可以容易并有成本效益地制造转子本体11。应当注意的是，位于连续腔的两个磁体容器12中的磁体30a、30b属于不同的极形成区域。例如，两个磁体30a、30b可以位于连续腔的具有不同极性的磁体容器12中。“不同极性”意思是，一个磁体30a、30b的北极指向转子10的面对定子20的一侧，而相邻极形成区域中的另一磁体30a、30b的北极指向转子10的背离定子20的一侧。

图1至3中示出的磁体容器12、磁体对30和凹部13、14和16当然也可以相对应地设置在外部转子(圆形环状圆柱转子)中。这里同样地，磁体对30的磁体30a、30b的磁体轴M在磁体对30的面对在这种情况下位于内部的定子20的一侧上相交。换句话说，磁体轴M的相交点比磁体30a、30b的中心更靠近转子10的旋转轴D(图2)。凹部16同样地比凹部13更靠近旋转轴D，其中肾形凹部13表示指向转子10的旋转轴D的附属物。

上面描述的变型例以及它们的设计和运行方面仅用于对结构、运行原理和性能更好的理解；例如它们不限制对示例性实施例的公开内容。附图有时是示意图，并且重要的性能和作用有时以极大放大的比例来显示，以阐明功能、功能性原理、技术实施例和特征。任何运行原理、任何原理、任何技术实施例和任何在附图中或文本中的特征，与所有权利要求一起，可以自由和任意地与文本中的任何特征相组合并且与其它附图、其它运行原理、原理、技术实施例和包含在本公开中或由本公开产生的特征相组合，以便分配所述变形的所有可以想到的组合。而且，所包含的是在本文本中即说明书的任何部分中、权利要求书中所有单独声明之间的组合，以及本文本中、权利要求书中和附图中各种变形之间的组合。另外，权利要求书不限制公开内容或者因此不限制所公开特征彼此之间的组合选项。所有所公开特征也单独和与所有其它特征相组合地在此明确公开。

Claims (10)

1.一种电机(100),包括：

圆形环状圆柱定子(20)和可旋转地位于所述定子(20)内侧的圆形圆柱转子(10)，或

圆形圆柱定子(20)和可旋转地位于所述定子(20)外侧的圆形环状圆柱转子(10)，

其中，空气缝隙在所述定子(20)和所述转子(10)之间形成，并且其中，所述转子(10)包括：

-磁导转子本体(11)；和

-相邻地位于所述转子本体(11)内的至少一对(30)磁体(30a、30b)，其中，离开磁体对(30)的所述磁体(30a、30b)的相同极(N、S)的磁体轴(M)在所述磁体对(30)的所述磁体(30a、30b)的面对所述定子(20)的一侧上相交，

其中，所述转子本体(11)在所述转子(10)的圆周方向和径向方向上延伸并由所述磁体对(30)限定的区域中具有至少一个凹部(13、14、16)。

2.根据权利要求1所述的电机(100)，其中，所述凹部(14)位于所述转子本体(11)的面对所述定子的一侧上并在所述转子(10)的圆周方向和旋转轴方向上延伸，以便划定所述转子本体(11)并面对所述定子的表面的半径在所述转子(10)的圆周方向上变化。

3.根据权利要求2所述的电机(100)，其中，位于所述转子本体(11)的面对所述定子的一侧上的所述凹部(14)在所述转子(10)的圆周方向上具有直线延伸的至少一部分和/或以曲线延伸的至少一个部分。

4.根据权利要求2或3所述的电机(100)，其中，位于所述转子本体(11)的面对所述定子的一侧上的所述凹部(14)，在所述转子(10)的圆周方向上在所述转子本体(11)的由所述磁体对(30)限定的区域(15)中具有对称设计，和/或在所述转子(10)的圆周方向上对称地位于所述磁体对(30)的所述磁体(30a、30b)之间。

5.根据权利要求2至4其中一项所述的电机(100)，其中，位于所述转子本体(11)的面对所述定子的一侧上的所述凹部(14)，在所述转子(10)的圆周方向上延伸遍及由所述磁体对(30)限定的所述区域(15)的25％到基本100％，优选延伸遍及由所述磁体对(30)限定的所述区域(15)的50％到85％，并且尤其优选延伸遍及由所述磁体对(30)限定的所述区域(15)的75％。

6.根据权利要求1至5其中一项所述的电机(100)，其中，所述凹部(13)位于所述磁体对(30)的所述磁体(30a、30b)的至少一个磁体的背离所述定子(20)的一侧上。

7.根据权利要求6所述的电机(100)，其中，位于所述磁体(30a、30b)的背离所述定子(20)的一侧上的所述凹部(13)具有肾形设计，和/或与所述磁体(30a、30b)的位于所述凹部(13)处的边缘相比从划定所述转子本体(11)并面对所述定子(20)的表面延伸得更远，所述凹部面对由所述磁体对(30)限定的所述区域(15)的中心和所述转子本体(11)的面对所述定子(20)的表面。

8.根据权利要求1至7其中一项所述的电机(100)，其中，所述凹部(16)位于所述磁体对(30)的所述磁体(30a、30b)的至少一个的面对所述定子(20)的一侧上。

9.根据权利要求8所述的电机(100)，其中，位于所述磁体(30a、30b)的面对所述定子的一侧上的所述凹部(16)与位于直接相邻的磁体(30a、30b)的面对所述定子(20)的一侧上的相对应的凹部(16)连接。

10.根据权利要求1至9其中一项所述的转子(10)，其中，形成所述至少一个磁体对(30)的所述磁体(30a、30b)在每种情况下均是永磁体。

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