[发明专利]用于电机的、具有在磁体接纳结构中的凹部的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子以及配备有这种转子的电机。

背景技术

电机可以为了极为不同的用途而用作马达或者用作发电机。例如具有永久磁体励磁激励机构的同步电机可以用在机动车中，用于驱动机动车或者用于在制动时将动能再生为电能。电机为此一般具有转子和定子，其中转子可以相对于定子旋转。

对于永久磁体励磁激励的电机来说，永久磁体大多布置在转子上。在定子上设置电磁体，借助于电磁体可以产生变化的磁场，所述磁场与由永久磁体产生的磁场相互作用，从而在定子与转子之间产生转矩。

因为在转子旋转期间，显著的离心力可能会作用于布置在转子上的永久磁体，所以这些永久磁体必须通过适合的结构特征而可靠地固定在转子之上或之中。

对于经常使用的转子类型来说，在转子体的内部设置了多个接纳室，在组装转子时可以首先将永久磁体插入到所述接纳室中，并且而后例如通过粘接或者压接将其固定在其中。接纳室也被称为磁体接纳结构并且处于转子体的外周的附近。

转子体优选由软磁材料、例如铁制成。例如转子可以构造为叠片组，其中多个磁板作为叠片沿轴向方向连续布置。所述磁板为此可以适当地冲裁为一种形状，从而在其中例如冲裁出相应的凹部，所述凹部在组装叠片组时形成转子的接纳室。

用于电机的转子的一种示例性的设计方案在US 7,151,335 B2中进行描述。

发明内容

按本发明的实施方式的转子能够实现一种电机，所述电机在优选提高效率的同时具有与此前的电机相比具有提高的功率潜能（Leistungspotenzial）。

按照本发明的一个方面，提供一种用于电机的转子。该转子在横截面中具有多个扇区，所述扇区沿圆周方向布置，并且所述扇区分别具有相同的几何形状。所述扇区中的每一个在此构造为关于中线对称。每个扇区具有至少一个构造在转子体中的、用于接纳至少一个永久磁体的接纳室。在这种接纳室中接纳了至少一个永久磁体，所述永久磁体在横截面中具有长形的形状。在此，永久磁体如此容置在接纳室中并且具有如此的磁化结构，使得所述永久磁体利用径向地指向外部的纵侧表面抵靠在所述接纳室的外壁上，并且磁力线横向地、优选垂直地从永久磁体的表面朝向转子的外周延伸。所述转子的特征在于，在所述接纳室的外壁上构造了至少一个凹部，所述凹部形成了与所述永久磁体的纵侧表面邻接的、不能磁化的空间。“不能磁化的空间”在此应该理解成一种体积，该体积利用一种材料、例如空气、胶粘剂或者树脂来填充，所述材料与此外用于转子的软磁材料、例如铁相比不能或者说几乎不能进行磁化。

关于对此所提出的转子或者说其实施方式的构思尤其可以被视为建立在下面所描述的知识的基础之上。

在对此所提出的转子中，如此调整转子体中的用作磁体接纳结构的接纳室的几何形状，使得在所接纳的永久磁体之一的指向外部的纵侧表面与接纳室的对置的外壁之间形成窄小的缝隙。

在传统的转子中，接纳室和永久磁体一般在其几何形状方面如此相互互补地构成，使得永久磁体的指向外部的纵侧表面在其整个面上抵靠在对置的外壁上。通过这种方式，特别是在运行中出现的显著的离心力时，能可靠地将永久磁体保持在接纳室内。

但是现在已经发现，一方面为了获得可靠的保持，磁体外侧面并非强制必要地、这样全面地抵靠在接纳室的对置的壁上，并且另一方面在永久磁体与外部空间的壁之间设置较小的气隙，可以有利地对转子的特性产生影响。

尤其已经发现，在电机运行时在场弱范围内、也就是说在高转速时电机的定子中的铁损耗构成整个电机损耗。这种铁损耗尤其通过形成定子的薄板中的磁通量密度的高频变化而引起。损耗功率在此大致与频率的平方成比例。定子板中的通量密度的光谱组成显著地受到旋转的转子的、从定子的视角来看变换的磁传导能力的影响。形成转子的薄板的几何形状中的轻微变化由此可能在定子中的损耗方面引起显著的影响。

通过设置在接纳室的外壁上的凹部，或者换句话说，通过转子中的磁体接纳结构的上边缘上的、如为此所提出的额外的凹部，可以在所接纳的永久磁体与转子板的邻接的区域之间产生较小的、例如构造为空气空间的不能磁化的空间。由此可以改变电机的气隙磁场，从而降低了定子齿中的铁损耗。在此，磁体接纳结构上的凹部可以在对电机的平均转矩和效率仅产生较小的影响时而降低定子中的通量密度波动。在正确的位置上进行使用的情况下，这种凹部引起了场弱范围内的铁损耗的降低，这对电机来说可以实现直至3%的效率提升。