CN115528836A - 用于电机的转子 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于电机的转子。转子包括：中心轴；转子鼓轮，转子鼓轮径向地布置在中心轴的外侧，其中，转子鼓轮包括中空圆筒，中空圆筒用于在中空圆筒的内表面和/或外表面上承载永磁体，并且其中，转子鼓轮与中心轴和转子的旋转轴线同轴；以及盖状件，盖状件被布置成将中心轴联接到转子鼓轮，以使转子鼓轮和中心轴能够一起围绕旋转轴线旋转。盖状件的内部部分在沿着旋转轴线的长度的第一位置处联接到中心轴，盖状件的外部部分在沿着旋转轴线的长度的第二位置处联接到转子鼓轮。第一位置沿旋转轴线位于与第二位置不同的长度处。

Description

用于电机的转子

技术领域

本公开涉及用于电机的转子领域。

背景技术

电机(诸如马达)被配置为将电能转化为机械能。电机通常包括定子和转子。定子围绕转子并包括一个或多个绕组。转子具有一个或多个磁体并联接到轴。通过向定子绕组施加电流，产生的磁场与转子的磁体相互作用，以驱动转子和轴的旋转。

如今，小型的大功率电动马达被用于许多不同的移动应用，例如，用于割草机、电池或混合动力汽车。在以前，这种机器主要由内燃机驱动。

马达中的大质量部件是转子、磁体、绕组、磁通环和壳体。在传统的方式下，永磁体马达的转子是由层压钢制成的，但这种转子是笨重的。许多现有技术的发明成功地构建了轻质转子以提高加速度，但这主要集中在承载有效绕组的转子上，如福尔哈贝尔(Faulhaber)马达。

US3735174(

a.Blocher，1969)描述了一种带有中空转子的马达，该转子使用中空圆筒，但在此，场穿透圆筒，圆筒承载薄层转子绕组并包括该圆筒内部的高磁导率通量部分。在此，薄壁圆筒支撑圆柱形线圈，并且薄壁圆筒将转矩从线圈传递到轴上。薄壁圆筒具有内部定子和外部定子。绕组和转子的重量减轻了，但由于内部定子的原因，马达的总重量仍然很高。需要进一步减轻重量。

US4103196(panasonic1975)描述了一种无芯直流马达，该无芯直流马达被设计成没有层压铁芯。转子绕组以倾斜图案或蜂窝状图案缠绕，以形成一个自支撑的圆筒。在此有中空转子，质量低，但也有内部定子，用于磁返回。这并不表明圆筒形鼓轮、盖盘和转子的高度稳定的机械组合。

发明内容

在独立权利要求中阐述了本公开的各方面并且在从属权利要求中阐述了可选特征。本公开的各方面可以相互结合地提供，并且一个方面的特征可以应用于其他方面。

一方面，提供了一种用于电机的转子，其中，转子包括：中心轴；转子鼓轮，转子鼓轮径向地布置在中心轴的外侧，其中，转子鼓轮包括中空圆筒，中空圆筒用于在中空圆筒的内表面和/或外表面上承载永磁体，并且其中，转子鼓轮与中心轴和转子的旋转轴线同轴；以及盖状件，盖状件被布置成将中心轴联接到转子鼓轮，以使转子鼓轮和中心轴能够一起围绕旋转轴线旋转。盖状件的内部部分在沿着旋转轴线的长度的第一位置处联接到中心轴，盖状件的外部部分在沿着旋转轴线的长度的第二位置处联接到转子鼓轮。第一位置沿旋转轴线位于与第二位置不同的长度处。

实施例可为转子提供减轻的重量，同时在旋转期间提供增加的稳定性。反过来，这可能导致定子中的电能和转子中的动能之间更有效的转换。例如，转子可以是马达的一部分，在这种情况下，向定子的绕组施加电流可能导致转子旋转。例如，转子可以是发电机的一部分，在这种情况下，转子的旋转可以在定子的绕组中感应出电流。

盖状件可以具有不均匀的材料厚度。例如，盖状件的厚度可以根据其径向位置(例如，盖状件离旋转轴线有多远)而变化，和/或盖状件的厚度可以根据其角位置(例如，盖状件在哪个方向上远离旋转轴线)而变化。盖状件可具有至少一个辐条，至少一个辐条在盖状件的内部部分和盖状件的外部部分之间延伸。例如，辐条可以径向向外延伸。辐条可以沿恒定方向径向向外延伸(例如，提供直的径向辐条)。至少一个辐条中的每个辐条可以邻近盖状件中的孔。例如，盖状件可具有一个或多个孔以减轻盖状件的重量，并且孔可由辐条分隔开。盖状件可包括多个辐条和多个孔。盖状件中的辐条可围绕转子的旋转轴线均匀地分布。例如，盖状件可包括多个径向辐条(辐条从中心径向向外延伸)。径向辐条可以是直的(例如，径向辐条沿其长度在相同的方向上径向向外延伸)，或者径向辐条可以是弯曲的(例如，杯形的)。辐条和/或孔的分布可以关于盖状件对称。中心轴可以设置为转子毂部的一部分。盖状件可设置在中心轴的一个端部处。

盖状件可以是第一盖状件，并且转子还可以包括第二盖状件。第二盖状件可布置成将中心轴联接到转子鼓轮。第二盖状件可以沿转子的旋转轴线从第一盖状件偏移。第二盖状件的内部部分可在沿旋转轴线的长度的第三位置处联接到中心轴。第二盖状件的外部部分可在沿旋转轴线的长度的第四位置处联接到转子鼓轮。第三位置可以沿旋转轴线位于与第四位置不同的长度处。在转子的旋转轴线上，第二位置可以比第三位置更靠近第四位置。在转子的旋转轴线上的第一位置和第二位置之间的距离可以与在转子的旋转轴线上的第三位置和第四位置之间的距离相同。例如，可以提供两个盖状件，并且盖状件可以是每个盖状件的镜像版本(关于垂直于转子的旋转轴线的平面)。每个盖状件或两个盖状件可以提供锥度，使得转子在盖状件的端部处从较窄的宽度(靠近端部)到较宽的宽度(远离端部)逐渐变细。例如，转子可包括用于将中心轴联接到转子鼓轮的两个锥形辐条盖状件。

中心轴的外径可沿其长度变化。第一盖状件的内径可以与第二盖状件的内径不同。转子的旋转轴线上的第二位置可以比第一位置更靠近轴的中心区域。中空圆筒的内部体积可以至少部分地填充有轻质非磁性材料。该材料可以包括多孔介质，例如泡沫。中心轴可以是中空的。转子可被布置成通过中空的中心轴接纳冷却剂，以向转子鼓轮提供冷却。转子可被布置成承载在中空圆筒的外表面上的永磁体。转子还可以包括衬套，衬套被布置在磁体的径向外侧，以将磁体固定到中空圆筒上。转子可被布置成承载在中空圆筒的内表面上的永磁体，并且其中：(i)盖状件的外部部分可被布置成联接到磁体联接，以使磁体在中空圆筒的内表面上保持就位；以及(ii)盖状件的外部部分可被布置成联接到中空圆筒。盖状件可包括在盖状件的内部部分和外部部分之间的磁体接触部分，并且磁体接触部分被布置成接触磁体以使磁体在内表面上保持就位。

中空圆筒的外径可沿旋转轴线的长度保持恒定。中空圆筒的内径可沿旋转轴线的长度变化。沿着转子的旋转轴线在中空圆筒的轴向端部中的一个或两个轴向端部处的内径可大于在中空圆筒的中心区域中的内径。转子鼓轮的内表面可以包括一个或多个凹槽部，一个或多个凹槽部用于在其中接纳盖状件。转子可以包括由转子鼓轮承载的多个永磁体。永磁体可以在中空圆筒的内表面和/或外表面上以海尔贝克阵列(Halbach array)布置。盖状件可包括至少一个特征，该至少一个特征被配置为由传感器检测以识别转子的旋转位置，从而用于控制的定子操作。中空圆筒的材料的厚度可以与盖状件的材料的厚度大致相同。

在本公开的另一方面，提供了一种用于电机的转子，其中，转子被配置成围绕旋转轴线旋转。转子包括：转子鼓轮，转子鼓轮用于在转子鼓轮上支撑永磁体，转子鼓轮具有与旋转轴线同轴的纵向轴线；毂部，毂部嵌套在转子鼓轮内以用于支撑转子鼓轮，毂部与转子鼓轮同轴；以及至少一个盖状件或辐条，至少一个盖状件或辐条将转子鼓轮联接到毂部。转子包括联接到转子鼓轮内部的永磁体的阵列，并且其中，阵列中的磁体被布置成形成海尔贝克阵列。

本公开的各方面可以提供一种具有如本文所述的转子的电机。电机还包括：定子，定子包括多个绕组，多个绕组布置成与由转子鼓轮的中空圆筒所承载的永磁体相互作用；以及壳体，壳体被构造成容纳转子和定子。该壳体包括至少一个轴承组件，该至少一个轴承组件被布置成允许转子相对于定子和壳体围绕转子的旋转轴线旋转。盖状件可以包括第一盖状件，并且其中，转子还可以包括第二盖状件，第二盖状件被布置成将中心轴联接到转子鼓轮。壳体可以包括两个轴承组件：第一轴承组件可以设置在壳体和中心轴的第一端部，第二轴承组件可以设置在壳体和中心轴的与第一端部相对的第二端部；第一盖状件的内部部分可在靠近第一轴承组件的位置处联接到中心轴，第二盖状件的内部部分可在靠近第二轴承组件的位置处联接到中心轴。

在另一方面，提供了一种用于电机的转子，其中，转子被配置成围绕旋转轴线旋转。转子包括：转子鼓轮，转子鼓轮在转子鼓轮上支撑永磁体阵列，转子鼓轮具有与旋转轴线同轴的纵向轴线；和毂部，毂部嵌套在转子鼓轮内以用于支撑转子鼓轮，毂部与转子鼓轮同轴并联接到转子鼓轮。阵列中的磁体被布置成提供海尔贝克阵列，海尔贝克阵列包括一系列交变极性永磁体，这些交变极性永磁体由这些交变极性永磁体之间的推杆式永磁体隔开，推杆式永磁体具有横向于交变极性永磁体的极性。推送器磁体在径向方向上的厚度小于交变极性磁体在径向方向上的厚度。转子鼓轮包括在周向方向上交替的一系列铸件(castellation)、被布置成支撑交变极性磁体的突起部、以及被布置成支撑推杆式磁体的凹槽部。

交替铸件的尺寸被选择成使得安装在各个突起部上和各个凹槽部中的交变极性磁体和推杆式磁体具有相同的径向范围。转子还可以包括围绕转子鼓轮的圆周和围绕永磁体延伸的包绕层或缠绕层，其中，包绕层或缠绕层被布置成使得当转子在使用中围绕旋转轴线旋转时，包绕层或缠绕层至少部分地对抗作用在永磁体上的离心力。

在另一方面，提供了一种用于电机的转子。转子被配置成围绕旋转轴线旋转。转子包括：转子鼓轮，转子鼓轮用于在转子鼓轮上支撑永磁体，转子鼓轮具有与旋转轴线同轴的纵向轴线；毂部，毂部嵌套在转子鼓轮内以用于支撑转子鼓轮，毂部与转子鼓轮同轴；以及至少一个辐条，至少一个辐条形成将转子鼓轮联接到毂部的截头圆锥形盘。

在一些示例中，转子包括第二辐条，第二辐条沿着纵向轴线在第二距离处将转子鼓轮联接到毂部。第二辐条可以形成截头圆锥形盘。

在一些实例中，转子包括由至少一个辐条、毂部和转子鼓轮限定的空腔。空腔可构造成在空腔内接纳冷却剂。空腔可以至少部分地填充有多孔的低密度材料，例如泡沫铝。

在一些实例中，一个或多个孔延伸穿过辐条盘，以便减少辐条的材料质量。孔可以被成形/成角度以将流体吸入空腔内或将流体从空腔中排出。

在一些示例中，第一辐条和第二辐条是彼此的关于横向于旋转轴线的平面的镜像。

在一些示例中，至少一个辐条相对于旋转轴线呈锐角，该锐角例如介于3度和30度之间。

在一些示例中，转子包括联接到转子鼓轮的永磁体阵列，并且其中，阵列中的磁体被布置成形成海尔贝克阵列。磁体阵列可以布置在转子鼓轮内部和/或转子鼓轮上。

在一些示例中，转子包括围绕转子鼓轮的圆周和围绕永磁体阵列延伸的包绕层或缠绕层，其中，包绕层或缠绕层被布置成使得当转子在使用中围绕旋转轴线旋转时，包绕层或缠绕层至少部分地对抗作用在永磁体上的离心力。缠绕层可以具有高抗拉强度，例如缠绕层可以包括不锈钢或纤维增强聚合物或由不锈钢或纤维增强聚合物组成。

在一些示例中，辐条盘在纵向轴线或旋转轴线上的厚度与转子鼓轮在与纵向轴线正交的径向方向上的厚度大致相同。在一些示例中，辐条盘在纵向轴线或旋转轴线上的厚度等于或小于鼓轮的轴向长度的10％，优选地小于鼓轮的长度的5％。在一些示例中，转子鼓轮在纵向轴线上的长度大于辐条盘的从毂部到转子鼓轮的半径。

在一些示例中，毂部通过过盈配合安装在轴上。

在一些示例中，凹槽部形成在辐条中的至少一个辐条和毂部之间，并且其中，凹槽部容纳安装在凹槽部中的转子位置传感器，使得转子位置传感器至少部分地嵌套在转子鼓轮的纵向范围内，并且其中，辐条包括转子位置指示器，转子位置指示器用于向转子位置传感器指示转子的位置，其中，转子位置传感器位于凹槽部中。

在一些示例中，转子包括联接到转子鼓轮的内磁通环，该内磁通环被配置成减少来自联接到鼓轮的磁体的涡流。此外，或替代性地，在一些示例中，转子包括联接到转子鼓轮并围绕永磁体的外磁通环。

在一些示例中，转子鼓轮、毂部和至少一个辐条一体地形成。例如，转子鼓轮、毂部和至少一个辐条可以是铸造、挤压、3D打印的或由纤维增强复合材料制成的。

在另一方面，提供了一种宽间隙直流电动马达，该宽间隙直流电动马达包括上述任何方面的转子。

附图说明

现参照附图仅以示例的方式来描述本公开的一些示例，在附图中：

图1示出了定子和壳体内部的中空盖状件转子。

图2示出了中空盖状件转子，该中空盖状件转子具有鼓轮部件、盖状件部件和轴部件，中空盖状件转子被制成为一体式装置而没有分界面。

图3示出了中空盖状件转子，该中空盖状件转子具有圆筒形鼓轮部件、两个辐条盖状件部件和轴部件，其中，这些部分是分开制造的，并在生产转子期间被安装和固定。

图4示出了中空盖状件转子，该中空盖状件转子包括两个组合部分，一个组合部分包括轴部件和盖状件部件，另一个组合部分包括鼓轮部件和盖状件部件。

图5示出了带有磁体阵列的组合转子。细节示出了海尔贝克磁体阵列和磁体罩，磁体罩可能是薄的钢衬套。

图6示出了带有轴部件的转子，轴部件被成形为像具有薄壁的倒置的瓶子。在此，在一个端部处，轴承在轴的外侧，在另一端部处，轴承在轴的内侧。

图7示出了中空盖状件转子，该中空盖状件转子包括两个盖状件部件，盖状件部件被设计成带有宽开口的辐条盖状件，以使得能够通过简单的模塑来制造。

图8示出了中空盖状件转子，该中空盖状件转子包括圆筒形鼓轮部件，该圆筒形鼓轮部件包括非常薄的紧凑壁和在鼓轮部件内部的泡沫或海绵结构。

图9示出了纤维增强鼓轮部件，该纤维增强鼓轮部件承载海尔贝克磁体阵列，海尔贝克磁体阵列的外部由纤维增强材料层覆盖状件，并通过包含海绵材料的盖状件部件附接到轴部件上。

图10示出了中空盖状件转子，其中，磁体阵列被安装在鼓轮部件的内部，并且盖状件部件径向地固定磁体并将鼓轮装置与轴部件连接。

图11示出了中空盖状件转子，其中，磁体阵列被安装在鼓轮部件的内部，并且盖状件部件轴向地固定磁体并将鼓轮装置与轴部件连接。

图12示出了轴部件上的盖状件部件的变化。

图13示出了盖状件部件设计的变化。

图14a和图14b示出了用于转子的示例性磁阵列。

图15示出了只有一个端盖状件部件的示例性转子。

图16示出了变形后的示例性转子的示意图。

图17示出了一个带有两个端盖状件部件的示例性转子。

在附图中，相同的附图标记用于指示相同的元件。

具体实施方式

本公开的实施例针对用于具有提高的旋转性能的电机的转子。实施例还可以利用转子上的磁体海尔贝克阵列。

现在将参照图1描述转子的一个示例。

图1示出了示例电动马达1的横截面，该电动马达包括具有中空盖状件的转子2(转子2在下文的图2中更详细地示出)。转子2在壳体4的内部一对轴承D3定位。壳体4包括磁通环8和位于磁通环8内部的定子绕组7。转子2位于定子绕组7的内部，并且由空隙9隔开。底部板5用于封闭壳体4并固定/支撑转子2的轴承3。

转子2提供转子鼓轮50，该转子鼓轮在其外部承载磁体阵列6，尽管应当理解，在其他示例中，磁体阵列6可以承载在转子鼓轮50的内部。在所示的示例中，磁体阵列6是海尔贝克阵列。转子2包括毂部20，该毂部由围绕转子的旋转轴线旋转的中心轴构成。转子2还包括两个盖状件30(在图2中更好的示出)、鼓轮部件或转子鼓轮50。两个盖状件30支撑转子鼓轮50并将该转子鼓轮联接到毂部20。因此，两个盖状件30和转子鼓轮50界定了腔，该腔可以是中空的，或者可以填充有填充材料40，如图8所示(并且将在下文更详细地描述)。填充材料40可以是冷却剂和/或例如泡沫铝的低密度材料。在所示的示例中，转子鼓轮50是圆筒形的并且与毂部20同轴。

在所示的示例中，两个盖状件30是彼此围绕与转子鼓轮50的旋转轴线或纵向轴线横向的轴线的镜像。在所示的示例中，两个盖状件30各自相对于转子2的旋转轴线成锐角。例如，盖状件30各自从内部区域延伸到外部区域，在内部区域中，盖状件联接到毂部20，在外部区域中，盖状件联接到鼓轮50。每个内部区域位于沿着旋转轴线到外部区域的长度的不同位置处。因此，盖状件30是锥形的。如图所示，盖状件向外是锥形的，使得盖状件30的每个较窄端部(内部区域)位于比盖状件的较宽端部(外部区域)更靠近中心轴的相应的端部。在所示的示例中，两个盖状件30各自形成相应的实心截头圆锥形盘。然而，应当理解，在其他示例中，盖状件30可以不是每个都形成实心盘，而是可以形成由离散元件形成的盘状形状-例如，每个盖状件30可以包括一系列或多个辐条状元件(例如，类似于自行车轮部)。还应当理解，这些盖状件不需要是截头圆锥形的。相反，可以提供其他几何形状(例如，在这些几何形状中，内部区域与外部区域轴向偏移)。当提供多个辐条时，这些辐条可以被布置成形成截头圆锥形盘状的形状，但在这些辐条之间具有离散的间隙或孔。在一些示例中，盖状件30可以包括一个或多个孔(例如，如下文更详细描述的图6所示)，以便减少盖状件30的材料的质量和/或将流体(例如空气)带到由转子鼓轮50界定的腔，例如以有助于冷却。

转子2的鼓轮部件50和磁通环8之间的定子绕组7的径向厚度几乎与磁通环8的径向厚度一样厚，甚至比磁通环8的径向厚度厚。转子鼓轮50的长度和直径可以是相同的大小(如图1所示)，但是应当理解，在其他示例中，转子鼓轮50的长度也可以大体上长于鼓轮的直径。

图1所示的具有磁体阵列6的转子2被设计成围绕这对轴承3自由旋转，而不接触定子绕组7，并且该转子通过自由的空隙9与定子绕组7分开。在内部具有转子2的电机1可以作为马达工作，也可以作为发电机工作。转子2被设计成通过联接到轴20的负载承载部分26的负载承载连接器34将动力或负载传递到另一个旋转部件，例如割草机刀片或牵引轮部。优选地，定子绕组7是径向厚的无间隙绕组(示出)，但也可以是不同类型的绕组(未示出)。

如上所述，图2更详细地示出了图1的转子2的横截面(磁体阵列6未示出)。从图2中可以看出，转子鼓轮50相对较薄(比每个盖状件30的厚度薄)。在所示的示例中，转子鼓轮50、盖状件30和毂部20一体地形成(例如由相同的材料支撑)，使得转子鼓轮、盖状件和毂部形成一件式装置。在所示的示例中，毂部2形成中空轴(在内部形成腔22)，该中空轴不是必要的，但可以减轻重量而不会失去更好的稳定性。例如，转子2可以通过3D打印或其他增材技术制造。

盖状件30在第一连接区域33处联接到毂部20，并且在第二连接区域34处连接到转子鼓轮50。主要是环形的连接区域33和34可以以应力优化的几何形状形成。为了使得能够进行铣削或更便宜的制造技术，可以优化盖状件30的设计(参见图7)。盖状件30示出圆锥形设计，该圆锥形设计具有远离平坦的垂直旋转平面的圆锥角度31(即，相对于与转子2的旋转轴线横向的平面的角度31)。圆锥角度31是优选的，以获得抵抗弯曲力的更高的稳定性和轴20与鼓轮50之间更好的负载传递。盖状件30的第一连接区域33和第二连接区域34被设计成用于减小应力，并且比盖状件30的主壁部分略厚，该主壁部分在两个连接区域33、34之间。

在所示的示例中，转子鼓轮50沿着纵向轴线或旋转轴线延伸超过每个盖状件30在第二连接区域34处联接到毂部的地方。这在转子鼓轮50的近端端部处留下第一突出部52，在转子鼓轮50的远端端部处留下第二突出部53。在所示的示例中，盖状件30被构造成相对于彼此向内张开-即，盖状件30与毂部20的连接区域33沿着纵向轴线或旋转轴线和盖状件30与转子鼓轮50的连接区域34彼此更分开。然而，应当理解，在其他示例中(例如在图11中示出并且在下文更详细地描述)，盖状件30可以在相反的方向上张开，使得盖状件30与毂部20的连接区域33沿着纵向轴线或旋转轴线和盖状件30与转子鼓轮50的连接区域34彼此更靠近。

图3示出了具有转子鼓轮50、两个盖状件30和轴20的转子2的另一个示例，其中这四个部件分开制造并在转子生产期间安装和固定。在该示例中，每个盖状件30包括多个孔35。孔35减轻了转子2的重量，并可以允许诸如空气的流体流入由盖状件30和转子鼓轮50界定的腔中，以有助于转子2的冷却。在该示例中，孔35形成在连接区域33、34中的每一个连接区域之间的盖状件30的壁部分中。在所示的示例中，孔35通常是D形的，但应当理解，在其他示例中，孔可以采取其他形状和形式，例如泪珠形。例如，盖状件30的将盖状件的内部区域联接到盖状件的外部区域的部分可以包括辐条。辐条可以从内部区域径向向外延伸到外部区域，例如，辐条可以直接(在恒定的方向上)向外延伸。

在该示例中，部件之间的连接区域33、34被设计成产生压合配合和/或胶合配合，另外地或替代地，分界面也可以被设计成产生焊接配合，并且该焊接可以在外部执行。部件的制造可以通过铸造、压力模塑、锻造、铣削或其他可用的方法来完成。我们称该版本为每个部件是一件式的。根据鼓轮部件、盖状件部件和轴部件可能不同的材料优化结果，部件的材料可能相同或不同。连接区域33、34被设计成用于减小应力和更好地安装。为了更好的稳定性，特别是当安装盖状件部件30时，可以在部件的连接区域33和34中添加诸如聚合物或焊接材料的胶合材料。

图4示出了转子2的另一个示例，该转子以“两个部件”的设计制成。图4所示的示例的转子2包括两个构件，每个构件包括转子2的两个部件。一个构件是组合的部件，并且包括轴部件20和第一盖状件30。另一个构件包括转子鼓轮50和第二盖状件30。这两个组合的构件可以被推压、旋拧、压合或焊接在一起，然后形成在构件之间具有两个环形分界面的转子2，并且以高稳定性但低重量和低成本的设计总共包括转子鼓轮50、盖状件30和轴20。

在所示的示例中，盖状件30中的一个盖状件包括周向图案或结构81，该周向图案或结构可以由转子位置传感器82检测。周向图案或结构81可以是可以由霍尔传感器检测的几何或光学结构或多个磁体。在图4所示的示例中，周向图案或结构82形成在盖状件30和转子鼓轮50的突出部52之间的凹槽部中。在转子2的旋转期间，转子位置传感器82被设计成在感测通过的周向图案或结构81时给出精确的传感器信号。转子位置传感器82还可以使用磁体阵列60的磁场，该磁体阵列为转子2的一部分(未示出)。

图5示出了转子2的另一个示例，该转子具有安装在转子鼓轮50的外部的圆筒形磁体阵列60。磁体阵列60由磁体罩65围绕，该磁体罩可以是例如由薄金属板衬套或碳纤维增强衬套制成的包绕层或缠绕层，以保持磁体抵抗离心力。磁体阵列60可以是圆筒形海尔贝克阵列，并且包括交替定向的主磁体61、62和主磁体之间的推杆式磁体63(如图中详细地示出)。

与图4所示的示例一样，图5中的转子包括用于测量转子位置的传感器组件8。在所示的示例中，一个盖状件30在形成于盖状件30和转子鼓轮50之间的突出部53中承载传感器图案或结构81。传感器图案或结构81被布置成在转子2旋转的情况下，在位置传感器82中感应传感器信号。传感器信号被用于在马达运行的情况下控制定子绕组7的致动。在所示的示例中，传感器图案或结构81包括被布置为圆形定向的双极磁体和一组霍尔传感器，以便获得转子位置测量的非常高的角分辨率。

磁体阵列61、62、63可以仅通过粘合力(未示出)安装，或者用粘合材料安装并且通过周向磁体罩65固定，该周向磁体罩可以是包绕层或缠绕层。当转子2在使用中围绕旋转轴线旋转时，包绕层或缠绕层至少部分地对抗作用在永磁体60上的离心力。替代地，磁体阵列60可以被安装在鼓轮部件50(未示出，参见图10和图11)的内部，其中转子鼓轮50可以作用于对抗作用在永磁体60上的离心力。

图6示出了转子2的另一个示例。与图3所示的示例一样，在图6所示的示例中，转子30包括没有材料或具有大体上薄得多的壁厚度的D形孔35。孔35之间的辐条区域36可以被设计在平面外(从盖状件30的其余部分)或圆锥部外，以便在旋转期间获得通风效果(例如，将流体带到或带出由转子鼓轮50和盖状件30形成的腔)。

图7示出了转子2的另一个示例，在该示例中，该转子具有“一件式”设计，该设计可以例如通过用简单的铸造工具进行铸造来制造。由于盖状件30的设计，铸造可以变得容易。第一盖状件37和第二盖状件38在设计上相似，但在转子毂部20上具有不同的定向(即，使得一个盖状件相对于另一个盖状件在毂部20上扭转)。尽管图7中所示的盖状件30具有圆锥形设计，但应当理解这是可选的。用于铸造或铣削为一件式转子D2的优选设计的特征是两个盖状件37和38之间的扭转角。盖状件30包括孔35，模塑或铣削工具可以通过相应的孔35穿透盖状件30，到达盖状件30之间的腔。由于盖状件30在转子毂部20上的不同定向，由于一个盖状件30的孔35和另一个盖状件30的孔35之间的相对偏移，模塑或铣削工具可以进入腔内部的区域。

在一些示例中，转子2可以仅包括一个盖状件30。图8示出了转子2的另一个示例，该转子仅具有与转子鼓轮50和轴20组合的一个盖状件30。转子鼓轮50内部的空间或腔至少部分地填充有海绵状低密度材料40。该低密度部件材料是泡沫材料，例如泡沫铝或印刷结构，或者是重量轻但稳定以使转子鼓轮50居中并确保旋转期间的圆周精度的任何类型的材料。该材料是非铁素体的，也不是铁磁的，并且该材料跟随转子2的旋转，因为该材料连接到鼓轮50和轴20。

低密度材料40可以取代一个或甚至所有盖状件30。在优选的设计中，盖状件30没有洞或孔35。低密度材料40可以被推到转子鼓轮50和毂部20之间的开口中，和/或低密度材料可以在该开口的内部形成，和/或转子鼓轮50可以随后安装到低密度材料40上，低密度材料40用作支撑部。

图9示出了转子的另一个示例，该转子包括两个盖状件37、38并且包括低密度填充材料40，该低密度填充材料填充转子鼓轮50、盖状件37、38和毂部20之间的大部分容积。该容积的填充不仅增加了稳定性，还使得能够安装壁非常薄的盖状件30和壁非常薄的鼓轮50。

在所示的示例中，仅盖状件中的一个盖状件30(第一盖状件37)具有截头圆锥形形状，而另一个盖状件(第二盖状件38)是平坦的，以形成围绕毂部20的平坦盘。在所示的示例中，中空毂部20具有两级直径-中空毂部部件20的直径在转子鼓轮50的轴向位置上较大，而在轴承3附近较小。例如，这种设计可以被用于具有纤维增强的复合材料毂部部件和用于冷却目的。

在优选的示例中，该两级直径的毂部20可用作冷却系统的一部分，以便通过中空毂部20的内部传递冷却液。

在优选的示例中，具有圆筒形磁体布置的磁体阵列60由纤维增强的罩65或金属罩65包裹。碳纤维罩部件甚至比金属罩部件更坚硬、更坚固。优选地，金属罩部件薄于0.5mm。

如上所述，在一些示例中，磁体阵列60可以位于转子鼓轮50的内部，使得转子鼓轮50可以作用于对抗在使用中磁体阵列60上的任何离心力。图10示出了这种转子2的示例，其中，磁体阵列60在转子鼓轮50的内部。在该示例中，盖状件30用于相对于转子鼓轮50固定磁体阵列60，并且使盖状件即使在高负载和高旋转速度下也保持在该位置(例如，盖状件可抑制或防止磁体阵列60沿着转子2的纵向轴线或旋转轴线的移动)。粘合材料可以被用于将磁体阵列60支撑固定到转子鼓轮50和/或盖状件30上。由于磁体61、62、63由转子鼓轮50围绕，因此不需要额外的磁体罩65或衬套。由于转子鼓轮50优选的由如下材料制成，该材料不是铁磁的，例如纤维增强复合材料的奥氏体不锈钢，转子鼓轮50现在是磁体阵列60和外磁通环8(未示出)之间的磁空隙的一部分。特别是在使用海尔贝克阵列的情况下，磁场主要径向向外推动，并且只有很小的磁场在转子鼓轮50的内部和磁体阵列60的内部。

图11示出了转子2的另一个示例，该转子具有安装在转子鼓轮50内部的磁体阵列，但是在该实施例中，两个盖状件30形成截头圆锥形盘，并且两个盖状件30直接连接到转子鼓轮50。图11还示出了盖状件30如何在相反的方向上张开，使得盖状件30与毂部20的连接区域33沿着纵向轴线或旋转轴线和盖状件30与转子鼓轮50的连接区域34彼此更靠近。

在图11所示的示例中，磁体阵列60被盖状件30轴向定位而不是径向定位，使得盖状件30沿着纵向轴线或旋转轴线约束磁体阵列60。该示例使得转子鼓轮50沿着纵向轴线或旋转轴线长于磁体阵列60并且长于有源绕组，并且也长于外磁通环(均未示出)。然而，该示例的优点是磁体可以精确和安全地固定在机械稳定的转子鼓轮50的内部。此外，一旦盖状件30被拧紧和密封，磁体阵列60可以免受潮湿和有害物质的影响。因此，可能不需要的磁体罩65。

在连接盖状件30和轴20的情况下，内轴向位置33是盖状件30和轴20的熔合区域的机械中心，外轴向位置34是盖状件30和鼓轮50的熔合区域。这种组合导致非常短的轴20，并使得能够具有紧凑的低重量设计。

图12a和图12b示出了盖状件30在毂部20上的不同布置。优选地，盖状件30具有圆锥形设计，该圆锥形设计具有可以不同也可以相同的圆锥角度31和39。此外，如图12a和图12b所示，盖状件30的内部和外部的直径可以不同，使得每个盖状件30可以延伸到不同的径向范围。盖状件30的轴向定向可以与图12b所示的盖状件的轴向定向相同，也可以与图12a所示的盖状件的轴向定向不同(例如，围绕与纵向轴线或旋转轴线横向的平面对称)。

图12a示出了具有两个端部盖状件30和38的示例。第一端部盖状件30具有正的轴向位置差(沿着纵向轴线或旋转轴线)。第二端部盖状件38具有负的轴向位置差(沿着纵向轴线或旋转轴线)，并且在该示例中具有比第一端部盖状件30更小的径向范围。这可以被用于具有不同的内鼓轮半径的鼓轮。

图12b示出了具有两个端部盖状件30和38的不同示例。在此，第二端部盖状件38相对于轴20的角度与相对于第一端部盖状件30的角度不同。

图13a、图13b和图13c示出了可以被用于本公开的示例转子2中的示例盖状件30的不同设计。

在图13a中，盖状件30的优选设计包括具有圆锥形或截头锥形盘状形状的几何形状，并且示出在外轴向位置和内轴向位置(沿着纵向轴线或旋转轴线)之间具有正差的端部盖状件30。这种截头圆锥形盘状形状实现了抵抗微动的高稳定性。与平坦的盖状件30的设计相比，圆锥形/截头圆锥形结构坚硬得多。这种端部盖状件可以由诸如金属或碳增强材料的坚硬材料制成。这种端部盖状件为固定在轴上而设计。盖状件30的硬度对于安装和固定过程尤其重要。尽管在该示例中，盖状件30是直的以提供圆锥形或截头圆锥形盘状形状，但应当理解，在其他示例中，盖状件30可以是弯曲的或杯形的以提供类似的形状，例如抛物线或双曲线形状或伪球形(或喇叭)形状。

在图13b中，示出了具有平坦的盘状形状几何形状(即，垂直于轴20)的盖状件30，该盖状件在轴向位置(沿着纵向轴线或旋转轴线)上只有很小的差或没有差。在该示例中，盖状件30可以至少部分地是弹性的。然而，盖状件30相对于毂部20的位置的精度将不太好。

在图13c中，示出了由通过压力模塑工艺形成的金属板制成的两个盖状件30。只要盖状件毂部20之间的连接区域33和34被设计成安全和稳定的安装，盖状件30的壁厚度可以非常薄，低于1mm。可以对盖状件30使用不同的设计、直径和圆锥角度，以使得能够容易地安装在毂部20上。图13c示出了轴、镜像构型的两个端部盖状件30、38和具有外鼓轮表面50和内鼓轮表面51的具有半径R.51的鼓轮50的组合。图13c示出了完全对称的理想情况，以及具有薄材料壁的重量非常轻的设计。两个端部盖状件30、38的使用导致非常高的稳定性。由于由两个端部盖状件30、38和中心距提供的高度稳定性，鼓轮50的壁厚度可以减小到例如1至4mm。替代地，这些端部盖状件30、38的设计可以与轴20或鼓轮50或两者熔合。

现在将参照图14a和图14b对本公开的进一步示例进行描述。

图14a和图14b示出了用于转子2(诸如图1至图13中任一个所示的转子)的示例性磁阵列340。图14a所示的转子包括顶部端部盖状件348和底部端部盖状件349。磁阵列340包括多个主磁体345和多个推杆式磁体346。

磁阵列340可以被布置为提供海尔贝克阵列。多个磁体可以覆盖转子鼓轮50的圆周。阵列340的每个磁体可以覆盖鼓轮50圆周的选定部分，例如，对于圆周的一个区域，每个磁体将覆盖阵列340的纵向长度。围绕圆周移动，主磁体345与推杆式磁体交替(例如，使得随后的主磁体345通过推杆式磁体隔开，并且每个主磁体在其任一侧具有推杆式磁体346)。主磁体345被布置为提供一系列交变极性。每个随后的主磁体将具有与其先前的主磁体相反的极性(当围绕阵列340的圆周穿过时)。推杆式磁体346被布置为具有横向于主磁体345的交变极性的极性。每个随后的推杆式磁体将具有与其先前的推杆式磁体相反的极性。

海尔贝克阵列的磁体可以具有不同的形状和/或尺寸。磁体可以被布置为在阵列340的外部径向表面处使得磁体彼此齐平，例如，使得磁体阵列340的外表面一致(在恒定半径处)。如图3a和图3b所示，推杆式磁体346可以比主磁体345更窄。也就是说，与每个主磁体相比，每个推杆式磁体可以围绕圆周更小的部分延伸。推杆式磁体346可以比主磁体345更深。也就是说，与主磁体345相比，推杆式磁体346可以沿着更大的径向长度延伸。在阵列340周围可以有选定数量的磁体。磁体(推杆式磁体和主磁体)的总数可以为例如8、16、32、64等。

转子鼓轮50可以被布置为具有对应于预期磁阵列340的外表面。例如，转子鼓轮50可以具有一系列交替的突起部。转子鼓轮的外表面的每个突起部可以被选择为用于特定的磁体(推杆式磁体或主磁体)。每个突起部可以具有基于其预期容纳的磁体而选择的相应宽度和深度。上述宽度和深度可以被选择为使得突起部能够容纳预期宽度的磁体，并且当磁体插入到所述突起部时，磁体的径向长度位于选定的半径处(例如，使得每个磁体的外部径向表面处于相同的半径处)。

磁体阵列340可以被布置为在磁体的一侧提供强磁场，但在另一侧提供较弱的磁场。例如，海尔贝克阵列可以用于提供此功能。转子鼓轮的磁体阵列340可以被布置为使得更强的磁场侧是径向向外的一侧(例如，在定子的绕组方向上的一侧)。推杆式磁体和主磁体345的宽度和深度可以被选择以提供进一步的单侧磁场分布。也就是说，磁体阵列340的磁体可以被布置为抑制磁场传输到转子的内部径向部件中(例如，在磁场可能会干扰其他部件的情况下，诸如转子的指示器和/或旋转)。例如，图14b示出了指示阵列340的每个磁体的磁化矢量的方向的箭头。该布置方式可以在磁阵列340/转子鼓轮的外部径向侧上提供具有较强磁场的海尔贝克阵列，而在内部径向侧上提供具有较弱磁场的海尔贝克阵列。

图14a还示出了转子2的端部盖状件。可以提供端部盖状件以覆盖(例如密封)转子鼓轮的顶部和/或底部。端部盖状件可以联接到转子鼓轮和/或毂部(例如，通过轴承分界面)以实现它们之间的相对旋转。一个或两个端部盖状件可以被配置为在转子2旋转时保持静止。端部盖状件可以包括一个或多个传感器。例如，端部盖状件可以具有设置在端部盖状件上的圆圈中的多个传感器。传感器可以被配置为检测转子位置的指示器(例如，传感器可以是霍尔效应传感器)。传感器可以被配置为共同工作以提供磁场的多个测量值(例如，基于由指示器的移动而引起的变化磁场来识别转子的旋转位置)。

在本公开的上下文中应理解的是，附图中所示的示例不应被认为是限制性的示例。例如，不同附图中所示的组合是为了说明用于转子2的示例性部件。这些部件可以以所示的组合提供，或者可以以不同的组合提供。例如，本公开的实施例可以包括顶部和/或底部端部盖状件，或者根本不包括端部盖状件。在一些示例中，盖状件30可以提供端部盖状件的功能。实施例可以利用内部和/或外部感测来感测转子2的位置(例如，可以提供嵌套在转子鼓轮50内的传感器，或可以提供在转子鼓轮50外部但仍然可以检测转子鼓轮50运动的传感器)。例如，可以提供单独的传感器布置方式，该布置方式使用连接到毂部20而不是位于盖状件30中的一个上或在其中的位置指示器。应理解的是，传感器/指示器组合的特定类型不应被视为是限制性的。所提供的指示器可以基于它们所提供的生成磁场进行检测，或者在没有上述生成磁场的情况下进行检测(例如，指示器可以是磁性的，或者它们可以不具有磁性材料)。在示例中，位置感测可以不使用霍尔传感器，而是可以使用诸如超声波/红外检测和/或感应感测的其他检测构件。

本公开的实施例可以将海尔贝克阵列用于磁体阵列60。替代地，可以使用不同的磁体布置方式。阵列60中的磁体可以具有相同的尺寸和/或形状，或者它们可以不同。阵列60中的磁体可以通过衬套(诸如钢衬套)保持在适当的位置，或者可以使用其他构件(例如用于将磁体保持在适当位置的粘合剂或固定构件)将磁体固定在转子鼓轮50上。在本公开中公开的毂部20可以利用一个或多个轴承布置3来促进毂部和其它部件之间的相对旋转。例如，在转子鼓轮的一侧或两侧，毂部可以具有用于毂部与其他部件相互作用的轴承分界面。

在本公开的上下文中应理解的是，在本公开中描述的转子2可以被配置为通过施加转矩来驱动转子2的磁阵列的旋转，使得旋转运动能够被传递到中心轴。实施例可以包括一个或多个部件，该一个或多个部件被配置为将旋转从磁体传递到毂部20，并且可选地将旋转从毂部20传递到轴26(例如，通过过盈配合)。在本公开中描述的转子可以包括用于支撑磁体阵列60的转子鼓轮50，并且转子可以被布置为将所述转子鼓轮50联接到所述轴26以便于将旋转从鼓轮50传递到轴26。为了便于旋转的这种传递，一个或多个盖状件30可以将鼓轮50联接(直接或间接地)到轴26。本公开中描述的毂部20可以用于提供盖状件30与轴之间的联接(例如，通过过盈配合)。在本公开的上下文中将理解的是，毂部50和盖状件30可以由单个部件形成，例如，使得毂部20表示所述部件的内部部分，而盖状件30表示用于联接到转子鼓轮50的外部部分。鼓轮50也可以是该单个部件的一部分(或者鼓轮50和盖状件30可以为单个部件)。本公开的实施例可以使用一种或多种发泡材料，诸如通过发泡材料(例如发泡铝)提供毂部20、鼓轮50和/或盖状件30中的一个或多个。

应理解的是，毂部20和盖状件和/或盖状件30和鼓轮50可以具有用于在它们之间接合的接合表面(例如，接合表面可以包括两个部件接合的接触区域)。所述接合表面的形状可以使得便于在它们之间传递旋转。例如，鼓轮50的内部区域可以具有第一形状，并且盖状件30的外部区域可以具有对应于第一形状的形状，使得当盖状件30径向地插入鼓轮50内时，两个表面相匹配以将两个部件固定在一起，并且使得一个部件的旋转能够使另一个部件旋转。例如，所述形状可以包括一个或多个有角的部分(例如，它们可以不是圆形的)，诸如通过提供星形形状(例如，具有多个相应的突起部和凹槽部，这些突起部和凹槽部锁定在一起以便在它们之间接合)。转子鼓轮50的一部分可以形成内部磁通环。例如，鼓轮50的一个区域(或全部)可以为适当的材料以提供内部磁通环功能。

在本公开的上下文中将理解的是，可以提供一个或多个转子位置指示器81和/或转子位置传感器82。多个指示器和/或传感器可以使得在确定转子2的位置时具有更高的精度和/或可靠性。指示器的数量可以与传感器的数量相对应(例如，与传感器的数量相同)。传感器的布置方式也可以对应于指示器的布置方式。

在本公开的上下文中将理解的是，虽然参照了转子2进行描述，但本公开提供了可以被安装在轴上以提供转子的部件(例如，实施例可以提供可联接到轴的转换套件，并且所述部件被放置在定子中以提供转子)。

在一些示例中，整个转子2可以由纤维增强的复合结构制成。在这些示例中，转子鼓轮50可以通过形成圆筒的纤维结构进行增强。大量纤维可以与转子鼓轮50的纤维结构交织或连接，并且还与盖状件30的纤维结构连接。毂部20还可以包括纤维结构，该纤维结构具有连接毂部20和每个盖状件30的大量纤维。增强纤维可以具有高拉伸强度，并且增强纤维与聚合物基体共同构建纤维增强复合结构。纤维排列可以手动地或借助于预浸料或借助于纤维层制造机器人来进行排列。这种纤维增强的转子2可以在最低重量下实现最大的稳定性。大量纤维或长纤维也可以围绕磁体阵列60，并且即使转子在非常高的旋转速度下也能精确地使磁体保持在适当的位置。

将理解的是，在许多示例中，转子鼓轮50是薄壁的圆筒形鼓轮。该鼓轮可以直接与盖状件30连接，随后与毂部20连接。该连接可以是焊接，或压配合或收缩配合，或者转子2可以例如通过铸造或增材或减材制造制造为单件。

转子鼓轮50包括大体的圆筒形元件，该圆筒形元件的薄壁厚度优选地低于鼓轮半径的10％，最优选地低于鼓轮半径的5％，在极端轻量设计中，为低于1.5mm或甚至低于1.0mm的壁厚。

转子鼓轮50在鼓轮50的轴向端部处可以具有更薄的壁厚。外径优选地是相同的，但是在这些区域中鼓轮50在轴向端部处的内径优选的大于深入到鼓轮50的轴向中心处的内径。这对于与磁体阵列60的粘接固定的耐久性是有利的。

转子鼓轮50还可以具有被设计为用于连接到盖状件30的区域或范围。在一个优选的示例中，直径上有一个凹槽部，其作用类似于圆盘部件的止动环。在另一优选的实施例中，连接区域34作为鼓轮50的实心部分与盖状件30连接。

转子鼓轮50可以由高抗拉强度如钢或碳复合材料制成。优选地，与铁相比，鼓轮材料具有中等或较低的电导率，例如奥氏体不锈钢，其电导率小于铝的10％或甚至小于3％。

盖状件30具有连接到转子鼓轮50的直径的外径和连接到毂部20的外径的内径。盖状件30优选地是薄壁的，其具有为鼓轮50的轴向长度的10％的中等壁厚，优选的小于鼓轮长度的5％。

盖状件30优选地具有倾斜角在3度和30度之间的锥形设计。但是在一些简单的情况下，盖状件30可以是部分平坦的。从成本的角度来看，平坦的盖状件30可能是优选的，但必须考虑到这可能会导致稳定性降低或重量增加。盖状件30的设计不一定是锥形的，也可以使用其他形状。例如，盖状件30的内部和外部区域可以彼此轴向地偏移。由于盖状件30在径向上向外延伸，其轴向位置可能不会均匀地改变，例如，轴向位移的速率可能会随着径向延伸的增加而变化。

盖状件30的平均壁厚优选地比半径的10％更薄，优选地比半径的5％更薄，在极其轻量的版本中，比半径的3％更薄。优选的锥形盖盘设计在盖盘中使用镜像对称以有效地稳定鼓轮50来抵抗相对于毂部20的轴向和径向运动。

在非常优选的实施例中，盖状件30具有锥形角小于30度或更平坦的小于20度的锥形设计。特别是在具有对称或至少相对定向的两个锥形盖状件30的优选实施例中，锥形圆盘设计增加了稳定性。

在示例中，转子2可以用于马达或发电机中，如以上所述的图1所示的。在这种示例中，将存在气隙9。磁性气隙位于转子2上的高度可渗透的外部磁通环8和圆筒形磁体阵列60之间。磁性气隙不是没有任何固体材料，因为可能存在围绕磁体阵列60的金属衬套。随后一薄层的空气围绕该衬套。随后一薄层的环氧树脂可以排在之后，就像定子绕组7上的圆筒形开口内部的涂层一样。随后导电绕组7更径向地向外定位。绕组7的导电层包括导电区域和绝缘区域。导电区域可以是铜线细丝。即使在高频下遭受严重的涡流损失，实心导线也可以用作壁。

导电绕组7的径向厚度可以小于或大于磁体阵列60的径向厚度。可以设计较宽的磁性气隙以获得较厚的铜绕组层，该铜绕组层在径向上的厚度可以在1和10mm之间，优选地在2和6mm厚之间。由于可以使用海尔贝克阵列，磁场可以穿透更宽的间隙。优选的圆筒形海尔贝克阵列向外推动磁场，并且仅在转子鼓轮50内部产生较低的磁场。

转子2和定子之间的磁性气隙或自由气隙9使得在没有摩擦和损坏风险的情况下进行旋转运动。自由气隙9比磁性气隙窄得多。自由气隙9总体上是等距的，并且间隙距离优选地小于1000微米，最优选地小于600微米。优选地，自由气隙约为转子2半径的1.2％或小于1.2％。

磁性气隙是实际气隙加上围绕磁体60的衬套65的厚度加上定子内部涂层的厚度加上绕组7的厚度的总和。随后是外部磁通环8。可能不存在内部磁通环。

图15示出了仅具有一个端部盖状件30和中空鼓轮50以及总体上为圆柱形的轴20的转子2的一个理论示例。在该示例中，端部盖状件30是弯曲的或杯状的。鼓轮50看起来是居中的。鼓轮20和圆盘30可以由相同的材料制成并且制成单件/一体成形。轴也可以由相同的材料制成，并且整个组合可以是单件/一体成形。然而，该转子2的机械稳定性相当低，因为鼓轮50的轴向长度L很大。微小的角度偏差将导致转子2的可测量并且甚至可能是破坏性的变形。

将理解的是，在该示例中未示出磁体，但磁体可以安装在鼓轮50的内部或外部。

鼓轮50具有围绕360度恒定的局部内部半径R.51。实际半径将是沿圆周的角位置和鼓轮上的轴向位置的函数。如果实际的转子不理想，就会出现静态和动态的不平衡。

图16示出了变形后的实际转子2的示意性模型。在该示例中，端部盖状件30也是弯曲的或杯状的。在生产、安装或使用过程中可能会发生变形。在割草机马达的情况下，当割草机刀片击中例如石头时，可能会引起震动。这种震动在重载作业中是经常发生的。然而，转子应该是轻量的。

如果仅使用一个端部盖状件30，转子鼓轮50可以将其轴线相对于轴20的轴线倾斜。这将导致转子局部半径的较大和可测量的偏差，特别是在没有端部盖状件的开口端部处。鼓轮50和磁体的旋转将失去平衡，而问题将不断增加。这就是仅有一个端部盖状件30的简单组合具有有限的稳定性并且对于重型应用可能不够防震的原因。

对于重型应用，具有两个端部盖状件30、38的轻量转子是优选的实施例，如以上例如参照图1至图8和图10至图13所述的。

图17示出了具有两个端部盖状件30和38的非常成熟的实施例，端部盖状件30和38具有切口或孔35(例如，类似于如上所述的在图3中示出的那些切口或孔)。这种设计使得能够通过铸造甚至深锻制造。随后可以在制造后进行铣削以减轻重量。例如，之后的铣削可以使用机械工具200或激光器，使用穿过端部盖状件中的切口或孔35的开放通道来执行。

两个端部盖状件30和38是镜像的，但它们呈现出一定的角旋转，否则加工工具很难进入转子2的内部。

这种设计也可以通过诸如金属3D打印或纤维增强3D打印或3D烧结之类的增材制造来制造。激光能或机械能可以用于去除材料或移动或添加材料，以实现转子2更好的静态和动态稳定性。

从以上讨论中将理解的是，附图中所示的示例仅仅是示例性的，并且包括如本公开所述的和权利要求中所述的可以进行概括、移除或替换的特征。总体上参照附图，将理解的是，示意性功能框图用于指示本公开中描述的系统和装置的功能。

在本公开的上下文中由本领域的读者将理解的是，本公开中描述的每个示例可以以各种不同的方式实现。本公开的任何方面的任何特征可以与本公开的任何其他方面相结合。例如，方法方面可以与装置方面相结合，并且参照装置的特定元件的操作描述的特征可以被提供在不使用这些特定类型的装置的方法中。此外，每个示例的每个特征旨在与其结合描述的特征是可分离的，除非明确地说明某些其他特征对其操作是必要的。这些可分离特征中的每个特征当然可以与示例中描述的的任何其他特征组合，或者与本公开中描述的任何其他示例的任何其他特征或特征组合进行组合。

此外，在不脱离本发明的情况下，也可以采用以上未描述的等同物和修改。在本公开的上下文中，本公开的其他示例和变体对技术人员来说是显而易见的。

Claims (30)

1.用于电机的转子，其中，所述转子包括：

中心轴；

转子鼓轮，所述转子鼓轮径向地布置在所述中心轴的外侧，其中，所述转子鼓轮包括中空圆筒，所述中空圆筒用于在所述中空圆筒的内表面和/或外表面上承载永磁体，并且其中，所述转子鼓轮与所述中心轴和所述转子的旋转轴线两者同轴；和

盖状件，所述盖状件被布置成将所述中心轴联接到所述转子鼓轮，以使所述转子鼓轮和所述中心轴一起围绕所述旋转轴线旋转；

其中，所述盖状件的内部部分在沿着所述旋转轴线的长度的第一位置处联接到所述中心轴，所述盖状件的外部部分在沿着所述旋转轴线的长度的第二位置处联接到所述转子鼓轮；并且

其中，所述第一位置沿所述旋转轴线位于与所述第二位置不同的长度处。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述盖状件具有非均匀的材料厚度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述盖状件具有至少一个辐条，所述至少一个辐条在所述盖状件的内部部分和所述盖状件的外部部分之间延伸。

4.根据权利要求3所述的转子，其中，所述至少一个辐条中的每个辐条邻近所述盖状件中的孔。

5.根据权利要求4所述的转子，其中，所述盖状件包括多个辐条和多个孔。

6.根据权利要求5所述的转子，其中，所述盖状件中的辐条围绕所述转子的旋转轴线均匀地分布。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述盖状件是第一盖状件，并且其中，所述转子还包括第二盖状件；并且

其中，所述第二盖状件被布置成将所述中心轴联接到所述转子鼓轮，并且其中，所述第二盖状件沿着所述转子的旋转轴线从所述第一盖状件偏移。

8.根据权利要求7所述的转子，其中，所述第二盖状件的内部部分在沿着所述旋转轴线的长度的第三位置处联接到所述中心轴，所述第二盖状件的外部部分在沿着所述旋转轴线的长度的第四位置处联接到所述转子鼓轮；并且

其中，所述第三位置沿所述旋转轴线位于与所述第四位置不同的长度处。

9.根据权利要求8所述的转子，其中，在所述转子的旋转轴线上，所述第二位置可以比所述第三位置更靠近所述第四位置。

10.根据权利要求8或9所述的转子，其中，在所述转子的旋转轴线上的所述第一位置和所述第二位置之间的距离与在所述转子的旋转轴线上的所述第三位置和所述第四位置之间的距离相同。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述中心轴的外径沿着其长度变化。

12.根据从属于权利要求7至10中任一项的权利要求11所述的转子，其中，所述第一盖状件的内径与所述第二盖状件的内径不同。

13.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述转子的旋转轴线上的所述第二位置比所述第一位置更靠近所述轴的中心区域。

14.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述中空圆筒的内部体积至少部分地填充有轻质非磁性材料，可选地，其中，所述材料包括多孔介质。

15.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述中心轴是中空的，可选地，其中，所述转子被布置成通过中空的所述中心轴接纳冷却剂，以向所述转子鼓轮提供冷却。

16.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述转子被布置成承载在所述中空圆筒的外表面上的永磁体；并且

其中，所述转子还包括衬套，所述衬套被布置在所述磁体的径向外侧，以将所述磁体固定到所述中空圆筒上。

17.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述转子被布置成承载在所述中空圆筒的内表面上的永磁体；并且其中

所述盖状件的外部部分被布置成联接到所述磁体，以使所述磁体在所述中空圆筒的内表面上保持就位；和

所述盖状件的外部部分被布置成联接到所述中空圆筒，并且其中，所述盖状件包括在所述盖状件的内部部分和外部部分之间的磁体接触部分，并且所述磁体接触部分被布置成接触所述磁体以使所述磁体在所述内表面上保持就位。

18.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述中空圆筒的外径沿所述旋转轴线的长度保持恒定，并且其中，所述中空圆筒的内径沿所述旋转轴线的长度变化。

19.根据权利要求18所述的转子，其中，沿着所述转子的旋转轴线在所述中空圆筒的轴向端部中的一个或两个轴向端部处的内径大于在所述中空圆筒的中心区域中的内径。

20.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述转子鼓轮的内表面包括一个或多个凹槽部，所述一个或多个凹槽部用于在其中接纳盖状件。

21.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述转子包括由所述转子鼓轮承载的多个永磁体；并且

其中，所述永磁体在所述中空圆筒的内表面和/或外表面上以海尔贝克阵列布置。

22.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述盖状件包括至少一个特征，所述至少一个特征被配置为由传感器检测以识别所述转子的旋转位置，从而用于控制定子的操作。

23.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述中空圆筒的材料的厚度与所述盖状件的材料的厚度大致相同。

24.用于电机的转子，其中，所述转子被构造成围绕旋转轴线旋转，所述转子包括：

转子鼓轮，所述转子鼓轮用于在其上支撑永磁体，所述转子鼓轮的纵向轴线与所述旋转轴线同轴；

毂部，所述毂部嵌套在所述转子鼓轮内以用于支撑所述转子鼓轮，所述毂部与所述转子鼓轮同轴；和

至少一个辐条，所述至少一个辐条将所述转子鼓轮联接到所述毂部；

其中，所述转子包括联接到所述转子鼓轮内部的永磁体的阵列，并且其中，所述阵列中的磁体被布置成形成海尔贝克阵列。

25.电机，所述电机包括：

根据前述权利要求中任一项所述的转子；

定子，所述定子包括多个绕组，所述多个绕组被布置成与由所述转子鼓轮的中空圆筒承载的永磁体相互作用；和

壳体，所述壳体被构造成容纳所述转子和所述定子；

其中，所述壳体包括至少一个轴承组件，所述至少一个轴承组件被布置成允许所述转子相对于所述定子和所述壳体围绕所述转子的旋转轴线旋转。

26.根据权利要求25所述电机，其中：

所述盖状件包括第一盖状件，并且其中，所述转子还包括第二盖状件，所述第二盖状件被布置成将所述中心轴联接到所述转子鼓轮；

所述壳体包括两个轴承组件：第一轴承组件，所述第一轴承组件被设置在所述壳体和所述中心轴的第一端部；第二轴承组件，所述第二轴承组件被设置在所述壳体和所述中心轴的与所述第一端部相对的第二端部；和

其中，所述第一盖状件的内部部分在靠近所述第一轴承组件的位置处联接到所述中心轴，并且所述第二盖状件的内部部分在靠近所述第二轴承组件的位置处联接到所述中心轴。

27.用于电机的转子，其中，所述转子被构造成围绕旋转轴线旋转，所述转子包括：

转子鼓轮，所述转子鼓轮在其上支撑永磁体，所述转子鼓轮的纵向轴线与所述旋转轴线同轴；和

毂部，所述毂部嵌套在所述转子鼓轮内以用于支撑所述转子鼓轮，所述毂部与所述转子鼓轮同轴并且联接到所述转子鼓轮；

其中，阵列中的磁体被布置成提供海尔贝克阵列，所述海尔贝克阵列包括一系列交变极性永磁体，所述一系列交变极性永磁体由所述一系列交变极性永磁体之间的推杆式永磁体隔开，所述推杆式永磁体具有横向于所述交变极性永磁体的极性；

其中，推杆式磁体在径向方向上的厚度小于所述交变极性磁体在径向方向上的厚度；并且

其中，所述转子鼓轮包括在周向方向上交替的一系列铸件、被布置成支撑所述交变极性磁体的突起部、以及被布置成支撑所述推杆式磁体的凹槽部。

28.根据权利要求27所述的转子，其中，交替的铸件的尺寸被选择成使得安装在各个突起部上和各个凹槽部中的所述交变极性磁体和所述推杆式磁体具有相同的径向范围。

29.根据权利要求27或28所述的转子，所述转子还包括围绕所述转子鼓轮的圆周并围绕所述永磁体延伸的包绕层或缠绕层，其中，所述包绕层或缠绕层被布置成使得当所述转子在使用中围绕所述旋转轴线旋转时，所述包绕层或缠绕层至少部分地对抗作用在所述永磁体上的离心力。

30.宽间隙直流电动马达，所述宽间隙直流电动马达包括根据权利要求1至24中任一项或权利要求27至29中任一项所述的转子。

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