CN117730469A - 具有永磁体的转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电动机，特别是旋转电动机(12)的永磁体(1)，该永磁体(1)的表面上具有形状偏差(2，6，7)，其中该形状偏差(2，6，7)包括至少一个增厚部(14)及至少一个凹陷部(15)，其中，增厚部(14)的最高点与凹陷部(15)的最低点之间的高度差(h)是永磁体(1)的厚度(d)的至少2％并且是永磁体(1)的厚度(d)的最多20％。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电动机的具有永磁体的转子。
背景技术
永磁同步电机中使用的金属磁体通常经过压制，烧结和精加工，例如研磨或锯切。这种制造工艺为永磁体创造了光滑的表面。然而，永磁体的表面结构影响对电机运行期间出现的高频电流的电阻，这对永磁体的温度和磁流产生不良影响。
为了增加欧姆电阻，目前对磁体进行分段。然而，这非常复杂。
从出版物RU 169538U1中已知一种用于生产具有减少的过热的同步电机的转子的技术。具有配备有波纹的永磁体的同步电机的转子的特征在于，磁体在面向电机气隙的外表面上设有波纹，波纹的深度h选择为与轴宽b相同，使得步长t等于t＝h+b。转子能够配备用于固定永磁体的非磁性带，而转子带设有类似于在磁体的情况中设计的波纹。磁体和带的冷却表面几乎加倍，这减少了它们的过热，并且波纹增加了机器运行期间产生的涡流的路径长度，减少了磁铁和带上的热量产生。
出版物JP 2008251992 A公开了一种用于生产形状偏差为200至600μm的永磁体的粉末注射成型方法。
公开文献JP 2001342502 A公开了一种用于旋转电动机的永磁体，其具有由永磁体表面上的凹槽引起的形状偏差，该形状偏差包括至少一个增厚部和至少一个凹陷部，在两个增厚部之间具有高度差。增厚部的最高点和凹陷部的最低点是永磁体厚度的至少2％并且是永磁体厚度的最多20％。
出版物DE 2637 706A1公开了一种用于旋转电动机的永磁体，其具有圆锥形的形状偏差。粘合永磁体时，表面积的增加会增加粘合强度。
出版物JP H09308150A公开了一种具有开槽永磁体的电机的转子，该转子通过捆绑线固定至轴以抑制涡流。
出版物JP H06205554A公开了一种用于抑制涡流的开槽永磁体转子。槽的宽度，深度和距离主要由涡流的穿透深度决定，具体取决于激励频率。对于小型电动机，宽度通常为0.3mm或更小，深度为2mm或更小，距离约为3mm。
发明内容
本发明基于的目的是提出一种用于旋转电动机的转子，其中转子的永磁体具有增加的欧姆电阻。
该目的通过权利要求1实现，即一种用于旋转电动机的转子，具有：
-转子堆，
-多个永磁体，
-用于将永磁体固定在转子堆上的捆绑件，
其中，该捆绑件具有捆绑线，
其中，永磁体各自具有永磁体的表面处的形状偏差，其被设计成容纳捆绑线，
其中，形状偏差包括至少一个圆锥形的增厚部和至少一个凹陷部，
并且其中，增厚部的最高点和凹陷部的最低点之间的高度差是永磁体的厚度的至少2％并且是永磁体的厚度的最多20％。
本发明提供的优点是，这种粗糙的磁性表面或结构化的磁性表面增加了对高频交流电的欧姆电阻，并且还提供了改进的散热。
通过所述的增厚部和所述的凹陷部增加了永磁体的表面积，这对散热具有积极作用。另外，一个凹陷部和一个增厚部或者多个凹陷部和多个增厚部导致空气的湍流增加，这对散热也有积极的作用。
一个实施例是有利的，其中，高度差是永磁体的厚度的至少5％并且是永磁体的厚度的最多20％。
例如，典型的永磁体厚度为1.5mm至5mm。使用3mm厚的永磁体的实例，高度差为至少0.06mm(对应于2％)，有利地至少0.15mm，且最多0.6mm。
然而，其他磁体厚度也是能够想到的。
根据一个实施例，高度差为至少10μm且最多1000μm是有利的。
优选地，高度差为至少10μm且最多500μm。
一个实施例是有利的，根据该实施例，形状偏差被设计为波纹和/或沟槽和/或凹槽和/或半圆形通道的形式；所提到的形状偏差的组合是可能的。
还使用具有外部永磁体的转子的示例来解释形状偏差的组合。在该示例中，永磁体的面向气隙的表面具有半圆形通道形式的形状偏差。
侧向地布置(即指向相邻永磁体的方向)的永磁体的表面例如能够具有凹槽。
形状偏差有利地包括圆锥形的增厚部。
这种形状偏差，也称为锥形结构，在电流位移方面特别有利，并产生高欧姆电阻。
圆锥形的增厚部优选地均匀地分布在永磁体的表面上。
形状偏差包括滚花的实施例也是有利的。
各种类型的滚花都适合于此，例如左滚花，右滚花，平行轴滚花，凹槽，具有凸起尖端的滚花，具有凹陷尖端的滚花，具有凸起和凹陷尖端的十字滚花以及圆形滚花。所提到的滚花类型的组合也是能够想到的。
两个相邻增厚部之间的宽度差为至少10μm且最多300μm的实施例也是有利的。
一个实施例是有利的，其中永磁体具有至少一个另外的形状偏差，该形状偏差的高度差为至少10μm且最多100μm，其中，该另外的形状偏差的高度差为至少300μm且至少100μm。最多为500μm。
这里，有利地组合永磁体上的两个不同的形状偏差。例如，面向气隙的表面能够具有形状偏差，并且永磁体的侧表面能够具有另外的形状偏差。
此外，还能够想到的是，从轴向观察，表面的指向气隙方向的前部区域具有形状偏差，并且后部部分具有另外的形状偏差。
形状偏差具有凹陷部，其宽和深设计为，使得捆绑线能够优选地被完全容纳。也能够部分容纳。
捆绑线具有例如至少一种碳纤维和/或至少一种玻璃纤维。
为此目的，形状偏差有利地包括多个沟槽，沟槽至少基本上等距地布置，沟槽具有至少300μm且最多500μm的高度差，其中沟槽具有至少100μm且最多最300μm的宽度差。
捆绑线有利地具有至少100μm和最大300μm的直径，因此捆绑线能够容易地放置在凹槽中。
这是有利的，因为捆绑线几乎或甚至不从永磁体突出。
这样做的优点是能够减小有效磁气隙。捆绑件不需要额外的空间。
该目的还通过具有转子的电动机，特别是旋转电动机来实现。
该目的还通过一种用于制造这种永磁体的方法来实现，该永磁体通过粉末注射成型来制造。
粉末注射成型也称为“MIM工艺”(金属注射成型的英文)。
粉末注射成型有利地具有以下，特别是顺序的工艺步骤：
原料生产，注射成型，脱脂和烧结。
这样生产出来的永磁体能够进行后处理。
原料生产有利地通过将金属粉末，特别是磁粉与塑料，优选热塑性塑料混合来实现。该混合物能够称为原料。
原料还能够包含其他物质，例如粘合剂或有机粘合剂。
加热原料是有益的。
然后有利地喷射原料以获得永磁体。
永磁体有利地在形成期间暴露于定向磁场中，以获得各向异性的永磁体。当喷射时，有利地施加短时间的磁场。
然后有利地发生退磁。
附图说明
下面使用附图中所示的实施例更详细地描述和解释本发明。图中示出：
图1示出了转子，
图2示出了转子的另一个实施例，
图3示出了形状偏差，
图4示出了形状偏差的又一个实施例，
图5示出了电动机，
图6示出了永磁体的另一实施例，
图7示出了永磁体的制造方法。
具体实施方式
图1示出了转子10。在图中，转子10具有多个外部永磁体。永磁体1具有形状偏差2。
图2示出了转子10的另一实施例。
转子10具有多个外部永磁体1，这些永磁体被捆绑在转子堆上以用于固定。为此，在图中，将捆绑线5顺时针方向缠绕在永磁体1和转子10周围。
如图3所示，捆绑线5有利地位于半圆形凹陷部7中。
图3所示的永磁体1具有在指向气隙方向的表面上实施的形状偏差，并且该形状偏差被实施为半圆形的凹陷部的形式。
凹陷部被实施用于，使得捆绑线5能够被移除。
这里有多个可能性。凹陷部7能够非常深，使得通过指向气隙方向的表面，捆绑线最终与增厚部14齐平。
然而，如图所示，通过半圆形的凹陷部7仅部分地容纳捆绑线也是能够想到的。
永磁体1还在其下侧和两个侧表面上具有另一形状偏差2。该形状偏差2被实施为图中的粗糙度。
该图还示出了永磁体1的厚度d、增厚部14的高度h以及凹陷部15的宽度b。
图4示出了形状偏差2的另一实施例。
在此，永磁体1的表面具有多个圆锥形的增厚部8。
圆锥形的增厚部8对于捆绑件的表面或结构是有利的，并且它们还代表在注射模制模具中易于形成的模制件。
图5示出了电动机12，其具有定子11、轴3和转子10。
图6示出了永磁体1的另一实施例。
在图中，永磁体具有滚花16。滚花16也是形状偏差2的一种形式。
本发明提供了许多优点。由于永磁体1中的电流减小，永磁体1发热较少。因此，也能够使用更便宜的磁性材料。
此外，马达的功率和转矩密度也得到提高。集肤效应有利地减少了电流。
扩大永磁体1的表面还提供了改进的散热，这导致更冷的磁体。这对于成本和马达性能也有积极的影响。
用于容纳捆绑线的目标表面结构导致更小的磁有效气隙，从而得出更高的磁感应强度，这与增加的功率和转矩密度相关联。
此外，由于使用借助粉末注射成型的制造方法，能够在形状偏差方面实现高自由度。永磁体1能够灵活设计。
图7示出用于制造永磁体1的方法。
粉末注射成型有利地具有以下、特别是连续的工艺步骤：
原料生产发生在方法步骤S1中。
原料生产有利地通过将金属粉末、特别是磁粉与塑性材料、优选热塑性材料混合来进行。该混合物能够称为原料。
原料还能够包含其他物质，例如粘合剂或有机粘合剂。
加热原料是有利的。
注射成型发生在方法步骤S2中。
在S2中，喷射原料以获得永磁体。
有利的是，在成型期间将永磁体暴露于定向磁场中，以获得各向异性永磁体。在喷射期间，优选短暂地施加磁场。
脱脂发生在方法步骤S3中，即排出粘合剂。
脱脂优选发生在200℃至400℃的温度下。
烧结发生在方法步骤S4中。
烧结优选发生在900℃至1100℃的温度下。
由此，永磁体1被有效地固化。
Claims (10)
1.一种用于旋转电动机(12)的转子，具有：
-转子堆，
-多个永磁体(1)，
-用于将所述永磁体(1)固定至所述转子堆的捆绑件，其中，所述捆绑件具有捆绑线，
其中，所述永磁体(1)各自具有所述永磁体(1)的表面处的形状偏差(2，6，7)，所述形状偏差被实施用于容纳所述捆绑线，其中，所述形状偏差(2，6，7)包括至少一个圆锥形的增厚部(8，14)和至少一个凹陷部(15)，
并且其中，所述增厚部(14)的最高点与所述凹陷部(15)的最低点之间的高度差(h)是所述永磁体(1)的厚度(d)的至少2％并且是所述永磁体(1)的所述厚度(d)的最多20％。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述高度差(h)是所述永磁体(1)的所述厚度(d)的至少5％并且是所述永磁体(1)的所述厚度(d)的最多20％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述高度差(h)是至少10μm且最多1000μm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述高度差(h)是至少10μm且最多500μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述形状偏差包括波纹和/或沟槽和/或凹槽和/或半圆形通道。
6.转子，其中，形状偏差包括滚花。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，在两个相邻的增厚部之间的宽度差是至少10μm且最多300μm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其中，所述形状偏差包括多个沟槽，其中，所述沟槽至少基本上等距地布置，其中，所述沟槽具有至少300μm且最多500μm的高度差，其中，所述沟槽具有至少100μm且最多300μm的宽度差。
9.一种电动机，特别是旋转电动机，具有根据权利要求1至8中任一项所述的转子。
10.一种制造根据权利要求1至8中任一项所述的转子的方法，其中，借助粉末注射成型来制造所述永磁体。
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