[发明专利]集成的转子磁极件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电动旋转机械的转子。本发明还涉及一种制造用于电旋转机械的、具有转子磁极件结构的转子的方法。通过这些根据本发明的转子磁极件结构明显地改善了磁体在磁极件上的组装。

背景技术

在近年来，从调极电机、爪极式电机、伦德尔(Lundell)式电机和横向磁通电机(TFM)发展而来的电机设计已变得越来越受关注。使用这些机械的原理的电机早在约1910年即由Alexandersson和Fessenden公开。越来越受关注的重要原因之一在于所述设计能够实现相对于例如感应电机、开关磁阻电机以及甚至永磁无刷电机的非常高的扭矩输出。此外，这种机械的优点在于线圈通常易于制造。然而，所述设计的缺点之一在于其制造通常相当昂贵，并且漏磁很高，这导致低的功率因数并需要更多的磁性材料。低功率因数需要较大的电力电路(或当电机同步地使用时需要较大的电力供应)，这也增加了整个驱动装置的体积、重量和成本。

调极电机定子的基本特征在于使用中心单一绕组，该绕组可给由软磁磁芯结构形成的多个齿供磁。软磁磁芯围绕绕组形成，而对于其它普通的电机结构，绕组围绕齿型磁芯部段形成。调极电机结构/布局(topology)的示例有时认为是例如爪极式电机、角座式电机(crow-feet-)、伦德尔式电机或TFM电机。具有埋入式磁体的调极电机的特征还在于活动的(active)转子结构，该结构包括多个由磁极部段分开的永磁体。活动的转子结构由偶数个部段构建而成，其中半数部段由软磁材料制成，而另半数部段由永磁材料制成。永磁体布置成使得永磁体的磁化方向基本上为周向的，即北极和南极分别基本上周向方向地指向。

现有技术的方法将相当多数量的转子部段——通常为10-50个单独构件——作为单独的部件进行生产。由于在组装期间永磁体部段的相反的极化方向会趋于使磁极部段之间相互排斥，这些部段的组装变得更加复杂。在所期望的电机结构中，软磁极部段的磁功能为全三维的，并且要求软磁极部段能够有效地在所有的三个空间方向上都可以高导磁性地传导磁通量。使用层压钢板的传统设计在垂直于钢板平面的方向上未能显示出所需的高导磁性，这里有利地使用与现有技术层压钢板结构相比示出较高的磁通量各向同性的软磁结构和材料。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种解决上面提到的一个或多个问题的转子。

这通过一种用于电旋转机械的转子结构来实现，其中所述转子结构呈管状、具有圆形横截面，该转子结构包括转子磁极部段和沿所述转子结构的周向方向磁化的永磁体，其中两个相邻的永磁体在周向方向上通过一转子磁极部段分开。转子结构的实施方式包括一个或多个转子磁极件结构，每个转子磁极件结构的形式为单体结构，其中至少两个被独立地隔开的转子磁极部段的相应部分通过集成桥连接。

在一些实施方式中，在组装到磁有效的永磁体上后，所有被连接和集成的转子磁极部段都显示出相同的磁极性，并因此不会由于在同一集成结构的磁极部段之间的集成桥而存在任何额外的磁泄漏。

由于永磁体产生转子磁场，并且由于永磁体与相应的转子磁极部段直接地磁耦合，因此集成桥仅用作转子磁极部段彼此之间的机械连接，以便提供转子磁极部段的稳定布置以及它们之间的良好地限定的距离，从而便于永磁体在形成于转子磁极部段之间的槽缝中的快速和精确布置。不需要集成桥传导磁通量，并且通常甚至不期望集成桥传导磁通量，当永磁体为转子结构的唯一磁源、例如在无线圈转子结构中时尤为如此。因此，集成桥的形状和尺寸可大得足以为磁极件结构提供足够的机械强度，以允许将永磁体布置在转子磁极部段之间。另外，集成桥的形状和尺寸可小得足以使任何磁通泄漏最小化。

位于磁极部段之间的集成桥可与转子磁极部段、尤其是另一相应的具有相反极性的磁极件结构的转子磁极部段物理上隔开，使得具有相反极性的磁极件结构之间的泄漏可最小化；从而使穿过气隙的有效磁通量的减少最小化、以及可能的电机扭矩的减小最小化。

在一实施方式中，可通过首先定位和固定转子磁极件结构、并接下来将永磁体塞入形成于转子磁极件结构的磁极部段之间的槽缝内而将转子磁极件结构组装成转子。由于软磁极部段在集成的转子磁极件结构中的几何预定位，因此磁体往磁极部段的组装被明显地改善。在一实施方式中，可通过粘合或由磁极件结构的集成几何特征所产生的机械互锁来锁定永磁体。

在已进行组装后，转子已为使用作好准备，因而可例如通过机加工切断以去除集成桥，这会减少完成的转子的重量。在一实施方式中，可通过将一个转子磁极件结构用作一半的磁极部段、然后分别加入永磁体和另外的磁极部段来形成转子。