[发明专利]具有高效率的电机

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程领域并且能具有优点地在转动的电机，例如电动机或发电机中使用。

本发明具体涉及一种电机，尤其是具有定子以及能绕转子轴线转动地支承的具有转子体的转子的电动机，其中，永磁体布置在转子体的容纳部中。

背景技术

这类机器一方面可以构造为具有内置的、由定子围绕的转子的内动子，并且另一方面同样可以构造为具有空心圆柱形的转子的外动子，定子布置在该外动子的内部。根据是否是无电刷机器或有电刷机器的情况，在转子中设置有永磁体(无电刷的变型方案)或在定子中设置有永磁体或在转子中设置有电磁体。原则上，这类机器可以在如下方面进行优化，即，在转子与定子之间的磁体间隙中可以产生特别高的磁场强度，由此能实现大的转矩和大的功率密度。然而，在机器的这类功率特征和相应的电功率的情况下允许高的运行温度也更加重要了，其中，必须考虑如下方面，即，在高运行温度和强作用磁场以及相应大的干扰场的情况下依然保持磁回路的磁特性，尤其是不会通过干扰场发生永磁体的去磁化。为了该目的，至少在永磁体的承受增加的干扰场的区域内，所使用的材料的特定的矫顽场强是必需的。另一方面，高的剩磁值也是值得期望的，因为其对于磁回路中能达到的磁通量大小起决定性作用。

最后，在设计转子和定子时应使相应的材料值与优化适配的几何形状相组合。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种具有永磁体的上述类型的电机，尤其即使在高温下该永磁体也针对机器的尽可能高的功率密度以及高稳定性进行优化。

该任务利用根据权利要求1的本发明的特征来解决。

在此，根据本发明设置的是，永磁体至少部分地由混合材料构成，其中，混合以如下方式来调整，即，混合材料在室温下具有0.6特斯拉到1特斯拉之间的剩磁场强Br以及1300KA/m到2500KA/m之间的矫顽场强Hcj。在此，室温假定为20摄氏度。尤其可以设置的是，混合材料在20摄氏度直至120摄氏度的温度下，优选也直至180摄氏度，连续地具有0.6特斯拉到1特斯拉之间的剩磁场强Br以及1300KA/m到2500KA/m之间的矫顽场强Hcj。

在此，本发明的特别有利的设计方案设置的是，至少若干，尤其所有的永磁体至少部分地由混合材料构成，该混合材料是由铁氧体材料或具有稀土的磁性材料组成的混合物。

上述的材料在矫顽场强和/或剩磁方面没有完全达到已知的稀土材料的水平，并且尤其就矫顽场强而言，没有达到具有重稀土重量份额的材料的水平，以及就剩磁而言没有达到主要包含轻稀土的材料的水平。另一方面，能以如下方式调整上述的量值，即，通过将永磁体适合几何结构地布置在转子体的凹部中可以实现必需的场强、磁通量以及在关键的区域中必需的矫顽场强和必需的剩磁，它们对于具有高功率能力和尤其是热稳定性和热耐久性的电机来说是不可缺少的。

特别有利地通过具有稀土重量份额，尤其是轻稀土重量份额和铁氧体材料份额的混合材料可以实现关于矫顽场强和剩磁的所述的量值。尤其有利的是，可以完全略去重稀土材料，即，其重量份额可以等于零或至少小于百分之一。因此，需要的材料是可利用且相对可承受得起的。

尤其也可以有利地设置的是，布置在转子中的全部的永磁体具有由混合材料，尤其由同样的混合材料构成的上述的成分。然而也可以设置的是，除了由同样的混合材料构成的永磁体的上述组之外还使用永磁体的第二组，其也具有所有的同样的物质成分并且其相对永磁体的第一组尤其具有更高的铁氧体份额，有利地是，仅由铁氧体构成。

更有利的是，关于混合比例可以以如下方式调整永磁体的第一组的混合材料，即，剩磁Br的温度系数在-50摄氏度到180摄氏度之间的温度范围内为-0.11％/K至0％/K之间。

可以更有利地设置的是，关于混合比例可以以如下方式调整永磁体的第一组的混合材料，即，矫顽场强Hcj(Beta)的温度系数在-50摄氏度到180摄氏度之间的温度范围内为-0.5％/K至+0.4％/K之间。

因此确保的是，在永磁体的第一组中的磁特性在直至180℃的温度的情况下在通常的运行区域中位于优化的范围中并且很少依赖温度，尤其相比具有更高稀土份额的材料更少地依赖温度。

结果是，即使在提升运行温度直至180℃的情况下相对于永磁体的去磁化也可以确保电机的稳定性。