[发明专利]用于永磁激励的电机的转子装置

说明书

技术领域

本发明涉及永磁激励的电机，特别是用于这种电机的转子装置。

背景技术

由现有技术已知若干转子装置，它们具有极靴，极靴沿气隙到定子装置的方向提供由永磁体产生的励磁场。在针对永磁体在转子装置中的布置方式的变型方案中，永磁体以其极向平行于转子的运动方向布置，因而转子装置的极靴处在永磁体之间。在极靴中，由永磁体输出的磁场向着气隙的方向转向。

这种类型的转子装置今天被使用在许多永磁激励的电机中，例如作为自动化技术中的伺服马达或牵引马达。在此使用基本上正方形的永磁体，它们能简单地且以很小的费用制造，其中，磁化各向异性和与之同向的磁化方向沿着转子的运动的方向取向。

在旋转式电机中，永磁体的这种布置方式被称为辐条式布置方式。永磁体的极向沿切向延伸。

这种转子装置的优势在于，通过合适的尺寸设定可以达到大于所使用的永磁体的剩余磁通密度的气隙磁通密度。因为气隙磁通密度决定性地决定了电机的扭矩密度，所以由此可以建造有较高扭矩密度的高功率的电机。

上述转子装置通常结合由简单的、成本低廉的磁性材料制成的永磁体一起建造，特别是没有稀土化合物以及有较小的剩余磁通密度的磁性材料，例如由第六代经烧结的铁素体材料制成的永磁体。

由烧结的铁素体材料制成的永磁体此外还具有较小的矫顽场强，因而在有足够高的场强度的相反的磁场中存在退磁的风险。为了补偿这种较小的矫顽性，永磁体沿其材料各向异性和其磁化的方向被实施得较厚，以便使得该永磁体变得有能力抵抗通过电机的定子场进行的退磁。

此外，在有在辐条布置方式中的永磁体的转子装置中，在永磁体的磁通路径中存在两条气隙。为了仍然达到很高的气隙磁通密度以及很高的抵抗退磁的能力，这样布置的永磁体通常构造有经提高的厚度（沿极化方向），如在由铁素体材料制成的永磁体的转子装置中那样，该永磁体的极向平行于气隙磁场延伸。这是因为：这些永磁体受结构限制在它们各自的磁通路径中具有仅一条气隙。

特别是在有特定的转子直径和预定的极数的旋转式电机中，在辐条布置方式中，永磁体的厚度沿切向（极化方向）的每一次提高都导致了它们最大可能的径向长度的变小。永磁体的径向长度的这种局限限制了能通过永磁体提供的磁通以及由此减小了电机的气隙磁通密度和扭矩密度。永磁体的厚度的每一次提高也导致了在电机的气隙处的单个极靴的角覆盖部的变小以及必要时也可能导致这个角小于其最优值。

本发明所要解决的技术问题是，特别是在旋转式电机中提供一种转子装置，其减小了永磁体由于定子磁场的作用而退磁的风险或倾向。本发明的另一个所要解决的技术问题是，将永磁体的厚度设置得尽可能小，而不会加剧退磁的风险。

发明内容

该技术问题通过按照本发明所述的转子装置以及通过按照本发明所述的电机解决。

本发明的其它的设计方案在优选实施例和其它实施例中说明。

按照第一个方面，用于电机的转子装置包括：

- 带有沿磁化方向的磁化的永磁体；以及

- 至少两个极靴，永磁体被布置在该极靴之间且该极靴分别构成了转子极，

其中，磁化方向不同于极靴的布置方向且向着与永磁体相邻的转子极的方向以磁化角倾斜布置。

上文的转子装置的想法在于，永磁体配设有不同于相邻的极靴的布置方向的磁化方向。以这种方式实现的是，尤其在转子装置的运动的从优方向上，永磁体的磁化不再是完全地，而是仅部分对抗使退磁的定子磁场。因为永磁体的磁化方向在退磁区域中不同于平行于对立的定子磁场的方向或者横向于或倾斜于这个定子磁场的方向延伸，所以造成相应经减小的退磁。由此能够在退磁区域中削弱退磁作用的效果（在退磁区域中，在允许的定子磁场下也许可能出现不可逆转的退磁）。

通过设置带有不同于布置方向的磁化方向的永磁体，可以针对转子装置的运动的从优方向大幅减小定子磁场的退磁作用。

此外，沿倾斜的磁化方向的磁化可以提高了至少1/cos（θ），因而进一步提高了针对退磁的抵抗能力。

此外，在整个永磁体中的磁化方向可以是相同的。

尤其可以设置多于两个的极靴，该极靴和布置在其间的永磁体交替地布置，其中，两个相邻的永磁体的极化方向关于极靴的布置方向彼此相反，其中，相邻的永磁体的极化方向尤其（关于它们的布置方向）是同向的。这就是说，所有的永磁体具有相同的场线走势，其中，沿着周向分别互相示出了相邻的永磁体的北极和南极。

按照一个实施形式，在布置方向和磁化方向之间的磁化角可以小于60°，优选在15°和45°之间，尤其在25°和35°之间。