[发明专利]具有永磁激励的电枢的电机和附属的永磁激励的电枢

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有定子和电枢的电机，其中，电枢包括永磁体以及布置在这些永磁体之间的软磁的磁通量引导元件作为磁致激活部件。在本发明的上下文中，电机特别是指这种具有转子的电机，并且在此优选为同步电机和伺服电机。根据本发明的电机特别适合作为电动车的驱动装置。但本发明也可以通过直线电动机来实现。

背景技术

在此处以及下文中，电枢的磁致激活部件是指在很大程度上通过电机的气隙参与定子与电枢之间的内在磁性相互作用的那个电枢组成部分。由此限定电枢的那个部分的边界，该部分仅支撑磁致激活部件并用于机械的力传递，也就是说在转子的情况下例如是它的轴。本发明还包括电机的电枢，该电枢由永磁体永磁激励。

为了能够在预先确定的结构空间中借助于电机在电动机运行过程中产生尽可能大的转矩，通过在电机的定子与电枢之间的气隙的区域中提供尽可能大的磁通量而形成解决方案。例如在电动车中需要，在驱动电动机中在气隙中提供平均值为0.6特斯拉至0.8特斯拉的通量密度。在使用发电机的情况下得出相对于产生电压而言的同样的解决方案。

在永磁激励的电枢，即不通过线圈电激励的电枢中(在这些电枢中只通过永磁体产生电枢磁场)，可以通过相应大量的永磁体产生尽可能大的通量密度。为此，可能有必要在电枢中设计较大的极数。这又导致了在快速变换的定子磁场中，也就是例如在转速高时，造成电枢和定子中反复磁化频率高的问题。在用于电动车的驱动电动机的例子中，转子必须能够在每分钟5000至10000转的范围内旋转。这可以产生较大的涡流并从而使电机大大升温。

在文件EP 1 416 617 A1中描述了一种用于电机的转子，在该转子中，永磁体以星形方式布置在轴上，并在这些永磁体之间分别布置叠片区段作为磁通量引导元件。在每两个叠片区段的端面上布置永磁体；在位于其间的叠片区段处分别设置导磁元件。叠片区段和布置在这些叠片区段之间的永磁体分别构成磁性单元，其中，该磁性单元彼此相互磁性独立。如果将转子装入定子中，就形成三条磁回路，这三条磁回路都仅仅在径向方向上经过转子的端面的终端叠片延伸。

在文件GB 1 487 877 A中描述了一种转子，在该转子中，以星形方式围绕轴布置的永磁体向磁通量引导元件中输送磁通量，该磁通量引导元件分别布置在永磁体之间。沿径向在每个磁通量引导元件下方，即在每个磁通量引导元件和轴之间，分别布置另一个永磁体，该永磁体也向相应的磁通量引导元件中输送磁通量。

在文件US 2007/267930 A1中描述了一种用于电机的转子，在该转子中，永磁体以星形方式围绕轴布置，并在这些永磁体之间布置软磁的磁通量引导元件。转子在轴向方向上沿着转子的旋转轴线从电机的定子伸出，转子安装在该定子中。

发明内容

本发明的目的在于，在电机中，在转速较大时也能实现大转矩的传输。

该目的通过根据本发明的电机和转子实现。

本发明可以实现在极数相对较小时提供高磁性气隙感应，即磁通量密度。为此，原则上将电枢的激活部件设计为比定片或定子的激活部件长。电枢的磁致激活部件在此包括永磁体以及布置在这些永磁体之间的软磁的磁通量引导元件，这些磁通量引导元件传导由永磁体产生的磁通量。电枢的这个磁致激活部件现在在至少一个延伸方向上比沿在该延伸方向上的定子的磁致激活部件的软磁的磁通量引导装置长。定子的这个软磁的磁通量引导装置通常是叠片铁心，定子的电线圈嵌入该叠片铁心中。

在此描述的电机设计方案以这样的认识为依据，即从电枢的从定子中伸出的部分的磁致激活部件发出的磁场不一定作为散射场起作用，也就是没有为转矩传输带来好处。取而代之，磁场的力线从电枢的伸出部分出发，一直延伸到气隙的边缘，并在那里进入定子的软磁的部件。于是，在电机的气隙中在定子的软磁的部件的边缘处得出场密度，从而在此处相对于根据背景技术的电机增大磁场的场强度。

根据本发明的电机设计方案可以非常好地与电枢相结合，该电枢的磁致激活部件本身是为另一种磁通量集中而设计的。换言之，在此在电枢内部自身已经产生了磁通量集中。由此实现这种情况，即永磁体的磁化不能朝向气隙的方向，而是要横交于气隙的方向。换言之，永磁体的磁化横交于表面区域的法向量，它从中以磁性形式从电枢发出或重新进入这个电枢。在此，横交于法向量是指法向量和磁化形成夹角，该角度在45°至135°的范围内，特别是在75°与105°之间的范围内。特别优选的是垂直定向。对于将电枢设计为转子的情况，也就是说基本形状为圆柱形的情况，在这种实施方式中得出朝向转子的圆周方向的切线方向的永磁体的磁化和在径向方向上的磁通量集中。