CN105449891A - 磁阻转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有轴孔的磁阻转子(5)，轴(6)抗扭地***到轴孔中，构造至少一个围绕该轴(6)布置的载体(11)，载体在其径向侧面(14)处在周向方向上观察具有分别由各向异性软磁一体材料制成的子区段(10)，并且因此构造了转子区段(13)，其中，该转子区段(13)在轴向上观察布置在两个特别是圆片状的边沿元件(9)之间，并且形成了中央部段。

Description

磁阻转子
技术领域
本发明涉及一种磁阻转子、具有这种转子的机电机器、这种机器的应用和一种用于制造磁阻转子的方法。
背景技术
磁阻转子利用叠片组的不同介电常数以产生转矩。在此，不同的介电常数、Ld轴和Lq轴通过在叠片组处的冲压来实现。能够想到，这种冲压特别对于较小转子直径、以及较高转速而言是不适合的，因为由于离心力负载使得转子变形。附加的用于承受离心力负载的绷带特别是在较小型的机电机器的情况下会减少气隙宽度，并且因此还会使机器构造得效率更低。
发明内容
由此出发，本发明基于以下目的，实现一种用于具有高转速并且特别是具有低的轴高度的机电机器的磁阻转子，其中，该磁阻转子应当能以简单的方式和方法制造并且具有足够的电属性。
所提目的的解决方案通过一种具有轴孔的磁阻转子、至少一个围绕该轴布置的载体来实现，轴抗扭地***到轴孔中，载体在其径向侧面处在周向方向上观察具有分别由各向异性软磁一体材料制成的子区段，并且因此构造了转子区段，其中，该转子区段在轴向上观察布置在两个特别是圆片状的边沿元件之间，并且形成了中央部段。
所提任务的解决方案同样还通过一种具有带有轴孔的磁阻转子的机电机器、至少一个围绕该轴布置的载体实现，轴抗扭地***到轴孔中，载体在其径向侧面处在周向方向上观察具有分别由各向异性软磁一体材料制成的子区段，并且因此构造了转子区段，其中，该转子区段在轴向上观察布置在两个特别是圆片状的边沿元件之间并且形成了中央部段，这种解决方案特别适合于高的转速和小的轴直径。
此外，所提目的的解决方案还通过一种用于制造具有轴孔的磁阻转子的方法、至少一个围绕该轴布置的载体来实现，轴抗扭地***到轴孔中，载体在其径向侧面处在周向方向上观察具有分别由各向异性软磁一体材料制成的子区段，并且因此构造了转子区段，其中，该转子区段在轴向上观察布置在两个特别是圆片状的边沿元件之间并且形成了中央部段，该方法通过以下步骤实现：
-制造载体并且将这个载体定位在轴上，
-载体在至少一个轴向端部处装配有边沿元件，
-将各向异性软磁子区段***并与载体的与之相对应的平面和/或与之相对应的边沿元件的平面粘接。
通过使用各向异性软磁材料，根据本发明从此不再需要磁阻转子的叠片绑扎。各向异性软磁材料(awM)应理解为以下材料，该材料在一个空间方向上具有比较差的导磁能力(μr≤5)并且在另一个空间方向上具有比较高的导磁能力(μr≥20)。这种材料是基于稀土钕铁硼(Nd-Fe-Bo)的。
因此，磁阻转子的或者转子的轴向部段的一体式的极是可行的。为了充分地固定这些极，在载体上设置粘接面，这些粘接面为了在高速时承受离心力还附加地在轴向方向上粘接在边沿元件处。各向异性软磁材料的这些区段因此还附加地粘接在与这些区段邻接的边沿元件处。因此，对于每个各向异性软磁区段最多存在三个粘接面，一个在载体上，并且两个在该区段的轴向端部处与边沿元件的与之相对应的平面粘接。
载体实施成非磁性的，因此不有助于通磁和导磁。出于此原因，载体能够由不锈钢、铝或者塑料制成。为了减少磁阻转子的惯性，也能够设置一个轮辐结构作为载体，但是其同样也和其他的载体元件一样必须与轴抗扭地连接。
这些边沿元件在最简单的情况下是在中间具有用于轴的孔的圆片。
通过磁阻转子的极的能预定的轴向分区并且同时引入边沿元件，使得几乎能够任意增加粘接面。因此也可以承受更高的离心力负载。因此能够匹配于机电机器的几乎所有的、特别是高的(＞10000转/分)转速要求。
基于各向异性软磁材料的不同的热属性和载体结构，优选地使用弹性的粘接剂，例如硅树脂。
载体以有利的方式与轴力传递或者材料配合地相连，以便能够传递来自轴的转矩或者向轴传递转矩。轴同样实施为非磁性的，即特别是具有μr<1.5的磁导率。
在另一种实施方式中，轴能够由磁性钢构成，在这种情况下，载体完全由非磁性材料制成，从而与轴不存在能够导磁的连接。因此排除了轴由于涡流损耗的升温。
通过为在各向异性软磁材料和轴之间的载体使用非磁性的材料，也能够使用磁性轴，由此也能够降低这类磁阻转子的成本。
轴向分区的转子构造的另一个优点在于，将磁阻转子的极的各个区段以能预设的扭转角度固定在轴上。由此例如消除了机电机器的摆动转矩。为此需要的是，转子在轴向上至少由两个轴向依次布置的区段构成，从而为每个极能够设置一个扭转角度。
在一种特殊的其中例如三相定子具有十八个槽的实施方案中，区段相对彼此扭转梯级角α＝(1/n)·(360°/18)，其中，n是磁阻转子的对于每个极的轴向区段的数量。
有利地，在构造具有结构性粘接的磁阻转子时，现在能够放弃在气隙中的用于将磁阻转子装配在一起的绷带，这导致对机器的更高的充分利用，其中，对机电机器的充分利用应理解成在轴处单位体积输出的转矩。
附图说明
从所附实施例中能够获知本发明以及本发明的主要设计方案。其中示出：
图1是机电机器的纵向剖面图，
图2是磁阻转子的构造，
图3是制成的磁阻转子。
具体实施方式
图1示出了具有磁阻转子5的机电机器1的原理性纵向剖面图。该机电机器1的定子2具有绕组***3，该绕组***嵌入到定子叠片组的未详细示出的槽4中。通过具有构造成磁阻转子5的转子的电磁交互作用，使得转矩传递到轴6上。或者，如果机电机器1构造成发电机，那么轴6的转矩经由磁阻转子5发电机式地转化为电能。
轴6保持在轴承7中，其中，轴承7定位在轴承端盖8中。
图2用透视图示出了磁阻转子5的构造，其中，载体11、在这种情况下是多个载体11，轴向地依次布置在轴6上。在每个转子区段13的各个载体11之间设置了圆片状的边沿元件9。在该示图中，还没有执行将由各向异性软磁材料制成的子区段10定位到载体11的向上指向的侧面14上。由各向异性软磁材料制成的各个子区段10已经定位到载体11的其他侧面上。因此，该示图具有四个转子区段13。
各个各向异性软磁区段10的布置通过粘接在载体11的与之相对应的侧面或平面处和/或粘接在圆片状的边沿元件9的与之相对应的平面处来实现。
附加地，由各向异性软磁材料制成的子区段10也能够啮入到载体11的为此设置的边沿15或凸起处的相应的空隙中，并且因此附加地获得了径向的和/或轴向的固定和/或定位。
图3示出了制成的磁阻转子5，其中，在磁阻转子5的端侧处以及分别在各个轴向部段、即转子区段13之间设置了边沿元件9。在该实施例中，没有执行以能预设的角度对极12且从而对转子区段13进行分级。
然而，在装配时能够由此实现在磁阻转子5的轴向长度上观察到的极12的分级，即每个至少通过载体11并且在本情况下通过四个由各向异性软磁材料制成的分区10构成的转子区段13以能预设的角度在周向方向上观察错开地安装在轴6上。在此，转子区段13通过边沿元件9相互分开，其中，分区10同样也与边沿元件9是材料配合的、特别是粘接的。
特别是在比较小的、具有极高转速的电动机/发电机(轴高度大约15到超过300mm)中特别适合使用这种磁阻转子5和相应的机电机器1。因此，这类电动机也能够用在电动车或电动飞行器的应用中、特别是当载体由轮辐式的、极轻的承载结构构成时，该承载结构此时使得整体布置(驱动器或发电机)设计得比较轻并且因此确保了机电机器1的高功率密度和高度的充分利用。

Claims (16)

1.一种具有轴孔的磁阻转子(5)，在所述轴孔中抗扭地***了轴(6)，构造了至少一个围绕着所述轴(6)布置的载体(11)，所述载体在该载体的径向侧面(14)处在周向方向上观察具有分别由各向异性软磁一体材料制成的子区段(10)，并且因此构造了转子区段(13)，其中，该转子区段(13)轴向地观察布置在两个边沿元件(9)之间并且形成了中央部段。
2.根据权利要求1所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述边沿元件是圆片状的。
3.根据权利要求1或2所述的磁阻转子(5)，其特征在于，在轴向方向上，其他的转子区段(13)轴向地直接连接在所述中央部段处，其中，每个所述其他的转子区段(13)由一个或者两个所述边沿元件(9)界定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述载体(11)实施为非磁性的。
5.根据权利要求4所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述载体(11)由不锈钢、铝或塑料制成，和/或具有轮辐形式的承载结构。
6.根据权利要求4或5所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述载体(11)与所述轴(6)通过力传递和/或形状配合相连。
7.根据前述权利要求中任一项或多项所述的磁阻转子(5)，其特征在于，为所述磁阻转子(5)的每个极(12)设置至少一个各向异性软磁子区段(10)，该各向异性软磁子区段实施为一体的，并且在该子区段(13)的空间方向上产生不同的各向异性。
8.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述转子区段(13)具有彼此不同的扭转角度，并且因此实现了极(12)在所述磁阻转子(5)的轴向长度上的分级。
9.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述各向异性软磁子区段(10)通过用弹性的粘接剂粘接来定位和固定在所述载体(5)上和/或所述边沿元件(9)处。
10.根据权利要求9所述的磁阻转子(5)，其特征在于，所述粘接剂是硅树脂。
11.一种具有根据前述权利要求1至10中任一项所述的磁阻转子(5)的机电机器(1)。
12.根据权利要求11所述的机电机器(1)，其特征在于，所述机电机器是低的轴高度和较高转速的机器。
13.一种根据权利要求11所述的机电机器(1)在机床、生产机器或在电动飞行器，以及在牵引机车或者轨道车辆和在电动车中的应用。
14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于，所述电动飞行器是直升飞机和飞机。
15.一种用于制造具有轴孔的磁阻转子(5)的方法，轴(6)抗扭地***到所述轴孔中，构造至少一个围绕着所述轴(6)布置的载体(11)，所述载体在该载体的径向侧面(14)处在周向方向上观察具有分别由各向异性软磁一体材料制成的子区段(10)，并且因此构成了转子区段(13)，其中，该转子区段(13)在轴向上观察布置在两个边沿元件(9)之间，并且形成了中央部段，该方法通过以下步骤实现：
制造载体(11)并且将该载体(11)定位在轴(6)上，
所述载体(11)在至少一个轴向端部处装配有边沿元件(9)，
将各向异性软磁子区段(13)***并与所述载体(11)的与该各向异性软磁子区段相对应的平面和/或与该各向异性软磁子区段相对应的所述边沿元件(9)的平面粘接。
16.根据权利要求15所述的用于制造具有轴孔的磁阻转子(5)的方法，其特征在于，所述边沿元件是圆片状的。
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