具有永磁激勵的轉子，具有轉子的電機和轉子制造方法技術

本發明專利技術是具有永磁激勵的轉子，具有轉子的電機和轉子的制造方法。涉及一種具有永磁激勵的轉子（10），為了永磁激勵，該轉子具有多個永磁體（14），該永磁體圍繞轉子（10）的軸（12）在圓周方向（26）上布置，其中，為了引導永磁體（14）的磁通量而設有磁通量引導裝置。永磁體（14）固定在軸（12）本身上，并且磁通量引導裝置包括多個單獨的、軟磁的磁通量引導元件（16），該磁通量引導元件分別在其中兩個永磁體（14）之間固定在該永磁體上，并且由此間接保持在軸（12）上。

【技術實現步驟摘要】
具有永磁激勵的轉子，具有轉子的電機和轉子制造方法
本專利技術涉及一種轉子，在這種轉子中，為了永磁激勵，多個永磁體圍繞轉子的軸在圓周方向上布置。為了引導永磁體的磁通量，在轉子中設有磁通量引導裝置。本專利技術還涉及一種具有這種轉子的電機以及一種用于制造具有永磁激勵的轉子的方法。根據本專利技術的轉子和相應根據本專利技術的電機特別適合為電動車提供電力驅動。
技術介紹
在上述種類的轉子中，可以將由疊片構成的軟磁的基體設計為磁通量引導裝置。然后，這些疊片被堆放成疊片鐵心，其中，在各個疊片之間設置了用于避免渦流的電絕緣層。在各個疊片中，在其中心沖壓出孔洞，從而使疊片鐵心在其制造完成后具有通孔，通過該通孔插入轉子的軸。因此，疊片鐵心可以通過壓配合與軸相連接。另外，在疊片中還在其外邊緣處沖壓了空隙，從而在完成的疊片鐵心中在圓周方向上形成凹槽，可以將用于對轉子永磁激勵的永磁體嵌入該凹槽。在此處和下文中，圓周方向是指常見的名稱，即相對于轉子的旋轉軸線，在垂直于轉子的旋轉軸線的平面中得出圓周方向，這與該平面中圍繞旋轉軸線的圓的延伸方向相符。在文件WO2011/076740A1中，描述了用于電機的轉子，在該電機中，永磁體被固定在管道的凹槽中，該管道構成用于永磁體以及布置在這些永磁體之間的磁通量引導元件的支撐結構。這些磁通量引導元件例如通過粘合連接與永磁體和管道相連接。該管道可以與軸相連接，以便能夠傳輸轉矩。在提交本專利申請當天之后公開的文件EP2485371A2中描述了一種轉子，在該轉子中以星形方式將永磁體粘合在軸上并在永磁體之間粘合磁通量引導元件。在文件JP58099253A中描述了一種用于同步電機的轉子，在該轉子中，永磁體以星形方式粘合在軸上。在永磁體之間布置磁通量引導元件，這些磁通量引導元件同樣固定在軸上。在這個轉子中，為了加強磁場設計為，即磁通量引導元件不在徑向方向上超出永磁體。在文件FR2556519A1中描述了一種轉子，在這種轉子中，永磁體焊接在軸上。這些永磁體在徑向方向上磁化，所以在它們之間沒有磁通量引導元件。在文件JP56007410A中描述了一種電機，在這種電機中，環形的永磁體固定在支撐部件上，在該支撐部件中，永磁體裝在支撐部件的接管上并在這里焊牢。為了能夠焊接永磁體，用銅層包裹這個永磁體。支撐部件具有通孔，可以將電動機的軸插入這個通孔。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種堅固且還易于制造且成本低廉的電機。該目的通過根據權利要求1的轉子、根據權利要求11的電機和根據權利要求13的方法來實現。本專利技術的有利的改進方案通過從屬權利要求給出。根據本專利技術的轉子同樣具有多個永磁體，這些永磁體圍繞轉子的軸在圓周方向上布置。此時，永磁體固定在軸本身上，也就是說，不將其安置在軟磁疊片鐵心的凹槽里。為了引導永磁體的磁通量，同樣設計了與
技術介紹
中相同的磁通量引導裝置。但是，在根據本專利技術的轉子中，這種磁通量引導裝置包括多個單獨的、軟磁的磁通量引導元件，例如分別構成轉子區段的單個疊片鐵心。各個磁通量引導元件分別在其中兩個永磁體之間固定在這些永磁體上。換言之，軟磁的磁通量引導元件只是間接地固定在軸上，并且與
技術介紹
中例如通過壓配合推到軸上不同。根據本專利技術的轉子具有這樣的優點，即通過首先將永磁體固定在轉子的軸上，然后將磁通量引導元件布置在永磁體之間的間隙中并且隨后再固定在永磁體上，使得該轉子可以非常容易地安裝在軸周圍。為了將永磁體固定在軸上，設計為將這些永磁體釬焊在軸上。一方面，釬焊連接足夠牢固，以便抵御在轉子旋轉過程中起作用的離心力而將永磁體固定在軸上。另一方面，釬焊連接的焊料足夠軟，以便在轉子中發生振動時不產生干擾。經證實，含有銀和/或錫的焊料特別適用于此處。將永磁體固定在軸上的另一種可能性是熔焊連接。但是在這種情況下要注意，不能由于在焊接時產生的熱量而使永磁體失去磁性。在釬焊連接中，這種危險明顯較小。作為形狀配合連接，例如可以擰緊永磁體或者設計燕尾槽連接部。為了獲得更加有規律的、正弦形的變化曲線，在磁通量引導元件中還設有階梯部或咬邊，利用它將磁通量引導元件安置在永磁體的外邊緣上，從而使這個外邊緣被磁通量引導元件的階梯部所覆蓋。在此，外邊緣是指永磁體的在徑向方向上位于外部的邊緣。此外，通過磁通量引導元件中的階梯部還可以使得磁通量引導元件特別容易地相對于前述的包絡圓對準。在根據本專利技術的轉子的基礎上，分別還能夠以特別低廉的成本提供永磁激勵的電機。根據本專利技術的轉子特別適合于制造同步電機、伺服電機和步進電機。軸這一概念在本專利技術的上下文中指的是轉子的整個內部區域，該轉子不以顯著的方式構成用于產生驅動轉子的轉矩或用于產生電壓的磁致激活部件。換言之，軸是轉子中的只具有支承功能并且用于機械傳輸轉矩的那個部件。與此相反，磁致激活部件通過永磁體和磁通量引導元件構成。軸可以是由例如鋼制成的桿，或者也可以是空心圓柱體（空心軸）。為了增加轉子在永磁體范圍內的外周長，軸還可以包括例如輪輻和由輪輻支撐的圓環，永磁體固定在該圓環上。為了更加容易地建立連接、特別是釬焊連接或熔焊連接，一種實施方式設計為，在永磁體中在接觸區域中在軸上設有金屬鍍層。同樣地，軸也可以在接觸區域中具有由金屬制成的鍍層，該金屬與制成軸本身的金屬不同。經證實，在此特別是含有鎳或銅的鍍層對釬焊連接是適用的。在接觸區域中，軸和永磁體的形狀也適宜地相互匹配。在此，可以根據永磁體的尺寸和種類設計為，即永磁體具有凹陷彎曲的表面。然后就可以使用通常的圓柱形的軸，不必為提供根據本專利技術的轉子而對該軸的形狀額外進行調整。但是，如果能夠成本低廉地對軸進行特殊成型，并由此使用方形的且因此而易于成型的永磁體，則優選的是在永磁體的接觸區域中表面平坦的軸。于是，就可以使用易于成型并且因此而制造成本低廉的永磁體。換言之，在所有永磁體在接觸區域中都具有平坦表面的情況下，則使用具有多邊形輪廓的橫截面的軸。如果磁通量引導元件粘合在永磁體上，則在磁通量引導元件方面得出根據本專利技術的轉子的制造成本特別低廉的實施方式。這種粘合連接部在此特別地含有硅膠。這種硅膠與用于永磁體的釬焊連接相似地一方面具有抵御離心力保持住磁通量引導元件的必要的強度，和另一方面具有足夠的用于補償甚至緩和轉子中振動的彈性。如果使用楔形元件、即圓柱體區段作為磁通量引導元件，就得出轉子的一個特別優選的實施方式。轉子的這種實施方式則總體上具有一個橫截面，在這個橫截面中，永磁體以星形方式布置在軸上，并且楔形的磁通量引導元件固定在永磁體之間。另外，所描述的橫截面設計為垂直于轉子的旋轉軸線。這樣得出的轉子非常堅固而且還特別容易制造。在永磁體本身方面，這可以是例如稀土磁鐵。優選地，永磁體是鐵氧體磁鐵，該鐵氧體磁鐵與最先提到的磁鐵相比明顯更加價廉。然而，鐵氧體磁鐵的磁場強度也明顯較小。但是，這在根據本專利技術的轉子中不是問題：在此，鐵氧體磁鐵的磁場可以一直集中，直到電機的轉子與定子之間的氣隙能夠產生具有對永磁激勵的電機來說常用的場強的磁場。為此，永磁體的磁化裝置必須僅朝向圓周方向，也就是說，不徑向地遠離軸，而是切向地朝向軸的圓周。位于永磁體之間的磁通量引導元件則負責使磁力線在徑向方向上向外偏轉并徑向地在其外圓周上從轉子中離開。此外，通過所述的偏轉進行匯流，從而使氣隙中聚集的鐵氧體磁鐵的磁場本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有永磁激勵的轉子（10），為了永磁激勵，所述轉子具有多個永磁體（14），所述永磁體圍繞所述轉子（10）的軸（12）在圓周方向（26）上布置，其中，為了引導所述永磁體（14）的磁通量而設有磁通量引導裝置，其中，所述永磁體（14）固定在所述軸（12）本身上，并且所述磁通量引導裝置包括多個單獨的、軟磁的磁通量引導元件（16），所述磁通量引導元件分別在其中兩個所述永磁體（14）之間固定在所述永磁體上，并且由此間接保持在所述軸（12）上，其特征在于，至少其中一個所述永磁體（14）釬焊或熔焊在所述軸（12）上或者形狀配合地與所述軸相連接，并且至少其中一個所述磁通量引導元件（16）具有至少一個接觸區域（32），在所述接觸區域中，所述磁通量引導元件（16）覆蓋其中一個所述永磁體（14）的、在徑向方向（28）上位于外側的邊緣。

【技術特征摘要】
2012.03.16 EP 12159915.31.一種具有永磁激勵的轉子(10)，為了永磁激勵，所述轉子具有多個永磁體(14)，所述永磁體圍繞所述轉子(10)的軸(12)在圓周方向(26)上布置，其中，為了引導所述永磁體(14)的磁通量而設有磁通量引導裝置，其中，所述永磁體(14)固定在所述軸(12)本身上，并且所述磁通量引導裝置包括多個單獨的、軟磁的磁通量引導元件(16)，所述磁通量引導元件分別在其中兩個所述永磁體(14)之間固定在所述永磁體上，并且由此間接保持在所述軸(12)上，其特征在于，至少其中一個所述永磁體(14)釬焊或熔焊在所述軸(12)上或者形狀配合地與所述軸和至少其中一個所述磁通量引導元件(16)相連接，并且至少其中一個所述永磁體(14)具有至少一個接觸區域(32)，在所述接觸區域中，所述磁通量引導元件(16)覆蓋其中一個所述永磁體(14)的、在徑向方向(28)上位于外側的邊緣；至少其中一個所述磁通量引導元件(16)粘合在至少一個所述永磁體(14)上，其中，粘合連接部(22)含有硅膠。2.根據權利要求1所述的轉子(10)，其中，釬焊連接部包括含有銀和/或錫的焊料(36)。3.根據權利要求1或2所述的轉子(10)，其中，至少其中一個所述永磁體(14)在所述軸(12)上的所述接觸區域(32)中具有金屬鍍層(38)，和/或所述軸(12)在所述接觸區域(32)中具有由金屬制成的鍍層(38)，所述金屬與制成所述軸的內部(12)的金屬不同。4.根據權利要求3所述的轉子(10)，其中，所述鍍層(38)含有鎳和/或銅。5.根據前述權利要求1或2所述的轉子(10)，其中，至少其中一個所述永磁體(14)在所述軸(12)上具有接觸區域(32)，在所述接觸區域中，a)所述永磁體具有凹陷彎曲的表面，或者b)所述軸(12)具有平坦表面(34)。6.根據前述權利要求1或2所述的轉子(10)，其中，至少其中一個所述磁通量引導元件(16)由疊片鐵心構成。7.根據前述權利要求1或2所述的轉子(10)，其中，所述轉子(10)具有垂直于其旋轉軸線(18)的橫截面，在所述橫截...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丹尼爾·馬德，羅爾夫·福爾默，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：