CN110034620A - 电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机(6),特别是同步磁阻电机,其具有转子(16),该转子具有一定数量的同类的永磁体,这些永磁体中的每个永磁体分别布置在转子(16)的配属的兜部(28)中。在切向方向(56)上相邻的永磁体(30)仅可以安装于各自的兜部(28)中的磁化方向(62)关于配属于各自的永磁体(30)的径向直线(58)旋转了180°的位置中。此外,本发明还涉及电机(6)的转子(16)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机,其具有转子,该转子具有一定数量的永磁体,这些永磁体中的每个永磁体分别布置在转子的配属的兜部中。此外,本发明还涉及一种电机的转子。电机均优选为同步磁阻电机。作为其替代或组合方案,电机为商用车/机动车的组件。
背景技术
机动车借助电机来驱动。该电机例如构造为内燃机,其中借助燃烧能量载体来产生机动车的车轮的旋转运动。作为替代方案,使用与车轮作用连接的电动机。电动机本身借助机动车的电池来操作,这种电池每隔一段时间须充电。这通常借助紧固的公共电网来实现。这类机动车就是所谓的全电动机动车。就这类机动车而言,还公知从可能的空中架线获取电力,其中机动车沿空中架线移动。替代的驱动构思提出,借助内燃机提供用于操作电动机的电能,其中内燃机在最佳操作状态下操作与机动车的实际速度无关。换言之,该机动车是混合动力车辆。
为提高综合性和效率,电动机与从动轮之间并未以机械方式接入传动机构或仅接入传动比较低的传动机构。这样就需要借助电动机以较低的转速提供较大的转矩。
电机通常具有紧固于转子体上的永磁体。在此情形下,永磁体需相对于转子体以特定方位布置,以便在转子的特定预定位置形成磁极。永磁体通常具有基本上矩形的横截面。因此,目前尚无法明确识别永磁体的磁化方向所指向的方向。因此,在将永磁体组装至转子体之前始终须确定实际的磁化方向,这会增加工作量。作为替代方案,永磁体已用不同的方式制成并且根据磁化方向用不同的方式支承,这会简化组装。但在此情形下就需要额外的仓储,这样就会使制造复杂化,特别是增加制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种特别适当的电机以及一种特别适当的电机的转子,其中,有利地简化制造。
本发明关于电机达成上述目的的解决方案为权利要求1的特征并且关于转子达成上述目的的解决方案为权利要求10的特征。有利的改进方案和实施方案参阅各从属权利要求的主题。
电机具有转子。例如,电机为有刷电机。但特别优选地,电机构造为无刷电机。例如,电机为发电机。但特别优选地,电机为电动机,特别是无刷电动机。电机特别是为同步机,诸如同步电机。优选地,在操作期间,电机与变换器电气连接并借助该变换器操作或者包括变换器。电机例如具有30kW至150kW、40kW至140kW或60kW至100kW并且特别是等于80kW的功率,其中,例如均存在10kW、5kW、2kW或0kW的偏差。作为替代方案,电机特别是具有0.1kW至30kW、0.2kW至25kW或0.3kW至19kW并且特别是等于10kW的功率,其中,例如均存在2kW、1kW、0.5kW或0kW的偏差。适当地,电机具有10转/分钟至800转/分钟、30转/分钟至600转/分钟、50转/分钟至500转/分钟或100转/分钟至400转/分钟的转速,例如额定转速或最大转速,其中,特别是存在100转/分钟、50转/分钟、20转/分钟或0转/分钟的偏差。作为替代方案,电机有利地具有10转/分钟至5000转/分钟、100转/分钟至3000转/分钟、1000转/分钟至3000转/分钟或2000转/分钟至3000转/分钟的转速,例如额定转速或最大转速,其中,特别是存在500转/分钟、200转/分钟、100转/分钟或0转/分钟的偏差。特别优选地,电机具有10Nm至2000Nm、15Nm至175Nm、20Nm至150Nm、50Nm至100Nm或50Nm至80Nm的转矩,例如最大转矩和/或额定转矩,其中特别是均存在50Nm、20Nm、10Nm或0Nm的偏差。
电机例如为永磁激励的同步电机。特别优选地,电机为同步磁阻电机。换言之,电机为三相同步机,其中,转子优选具有磁通屏障段或凸极。在此情形下,在操作期间,特别是至少额外由于磁阻力而引起转子的旋转运动,其中,例如洛伦兹力额外有助于提供旋转运动。但特别优选地,仅借助磁阻力引起转子的旋转运动。
例如,电机为商用车/机动车的组件,特别是商用车/机动车的驱动器。特别优选地,电机为商用车/机动车的主驱动器的组件,从而用来推进商用车/机动车。为此,在组装状态下,电机例如与商用车/机动车的车轮耦联,例如直接或间接地通过传动机构。换言之,如果商用车/机动车具有多个主机,则电机构成商用车/机动车的主机或者商用车/机动车的主机中的至少一个。在另一替代方案中,电机为自行车的组件,特别是所谓的电动自行车的组件。在本发明的其他实施方式中,电机为工业设备的组件并且特别是用来驱动工业设备的致动器,诸如传送带、机器人或用于处理或制造诸如压床或输送履带等构件的构件。例如,电机为填装设备、注塑机或纺织机的组件。
转子特别是以能绕平行于轴向方向(轴向)的旋转轴线旋转的方式支承。适当地,转子构造成相对于旋转轴线旋转对称。特别地,电机具有例如由钢制成的轴。该轴有利地与旋转轴线同心布置,并且转子适当地置于该轴上。为此,转子有利地具有适当的凹部,使得转子构造成基本上空心圆柱形。优选地,转子抗相对转动地与轴连接,例如借助榫槽连接。
转子具有一定数量的同类的永磁体。换言之,这些永磁体并无差异,其中特别是,仅由于制造公差而可能产生差异。因此,特别是永磁体的形状相同,而且它们的优先方向优选相同。适当地,借助各自的磁化方向预定永磁体的至少一个优先方向,并且磁化方向相对于各自的永磁体的其他特征相同。换言之,永磁体特别是毫无差异。转子具有适宜地对应于永磁体的数量的数量的兜部。在此情形下,永磁体中的每个永磁体分别布置在兜部中的各一个兜部中。换言之,每个永磁体分别配属有转子的兜部中的一个兜部,并且每个永磁体布置在各自的兜部中。优选地,每个永磁体借助各自的兜部来稳定。例如,永磁体彼此间隔。换言之,永磁体在机械上不直接彼此抵接,而特别是借助兜部彼此间隔。兜部本身同样适当地彼此间隔。永磁体优选在切线方向上彼此间隔,即特别是在圆周方向上彼此间隔。适当地,永磁体到旋转轴线的距离相同和/或恒定。
永磁体仅可以安装在各自的兜部中的某个位置,特别是唯一的位置中。换言之,永磁体仅能以唯一的方式布置在各自的兜部中。这样就能借助兜部来预定永磁体的取向以及它们的位置。在此,每个永磁体分别配属有径向直线,根据该径向直线特别是确定永磁体的磁化方向。在此,相邻永磁体的磁化方向分别相对于各自配属的径向直线旋转了180°。换言之,相邻永磁体的磁化方向相对于各自的径向直线不同,即基本上正好相差180°,其中,例如存在5°、2°或0°的偏差。这样就能借助兜部来预定永磁体相对于各自的径向直线的磁化方向。
由于所有永磁体的同类性,制造永磁体的成本较低,并且可以使用通用件。在此情形下,借助兜部以及永磁体在兜部内的明确定位,预定永磁体相对于转子的其他组件的磁化方向,适当地也预定永磁体相对于径向直线的磁化方向,从而无需复杂地确定磁化方向或不同的永磁体仓储。确切而言,仅有唯一一个组装位置是可行的。这样就能排除永磁体的错误安装并进而排除转子磁极的错误特性,从而既提高质量又减少废品。此外,简化制造工序,因此降低制造成本。例如,兜部和/或永磁体构建成使得它们仅可以安装在各自的兜部中的特定位置中。特别地,永磁体仅可以布置在各自的兜部中的唯一的位置中。这样就仅可以将永磁体在特定位置***兜部中。由于相邻永磁体之间的磁化方向改变,简化转子磁极的形成。
特别地,每个永磁体和/或每个兜部具有特定的特征,从而仅在特定位置中的组装是可行的。例如,相邻的兜部在切线方向上不同,并且特别地,在切线方向上相继的兜部相同并且特别是相对于各自配属的径向直线对称和/或是相同的。例如,转子具有八个这样的永磁体,进而优选同样具有八个这样的兜部。
永磁体例如由NdFeB制成或者包括NdFeB。但特别优选地,永磁体由铁素体制成,这会降低生成成本。例如,转子具有一定数量的冷却口,这些冷却口例如在轴向方向上伸过转子。冷却口例如构造成圆柱形,其中,横截面例如构造成圆形或多边形,例如三角形。在操作期间,流体优选穿过冷却口。为此,适用、特别是设置并配置冷却口。冷却流体例如为液体或特别优选为气体,诸如空气,这会降低制造成本。
特别地,电机具有定子,该定子优选具有一定数量的电磁体。电磁体有利地互联到一定数量的相、特别是三相上。相本身彼此有利地以三角形线路或星形线路相互接触。相有利地借助变频器来馈电。变频器例如为电机的组件,或者电机具有用于这种变频器的适当接线端,例如接线端子。在此情况下,变频器和电机有利地为驱动器的组件。变频器优选具有桥接电路,例如B6电路。电机例如为外转子。但特别优选地,电机为内转子。换言之,定子沿周侧围绕转子,即特别是沿径向方向围绕转子。
特别优选地,转子包括叠片组,该叠片组具有在轴向方向上彼此堆叠的一定数量的叠片。叠片有利地由铁、特别是软铁制成并且彼此电绝缘。特别地,叠片由变压器片制成。叠片有利地采用相同构造并且优选彼此对齐布置。特别是,叠片借助冲压制成。优选地,每个叠片层一体成型。换言之,叠片组的每层在轴向方向上借助仅一个单独的叠片形成。叠片组具有兜部,这些兜部特别是在轴向方向上延伸穿过叠片组。特别地,兜部在切线方向(切向)上和径向方向(径向)上封闭。换言之,兜部仅在轴向上开口,从而使得永磁体仅可以在轴向方向上***各自的兜部中。组装后,叠片组既在径向方向上又在切线方向上围绕永磁体。在此情形下,特别是永磁体与叠片组之间布置成电绝缘,例如,永磁体设置有喷漆。
叠片组的端侧中的一个部分地以第一压盘覆盖,该第一压盘优选以机械方式直接贴靠于叠片的端侧上,特别是贴靠于叠片组的叠片中的一个叠片上。第一压盘相对于兜部在径向方向上向内移位。换言之,兜部并未借助第一压盘来覆盖并进而能够自由接近。第一压盘以力锁合方式(kraftschlüssig)贴靠于叠片组上并有利地安装于其上。这样就能借助第一压盘使叠片组稳定。有利地,转子具有另外的第一压盘,以另外的第一压盘覆盖叠片组的另外的端侧,即叠片组在轴向方向上的端部,并且另外的第一压盘相对于兜部在径向方向上同样向内移位。
有利地,叠片组以力锁合方式保持在两个第一压盘之间。例如,两个第一压盘采用不同的构造。但特别优选地,第一压盘相同,从而能够使用相同部件,这会降低制造成本。特别是在此情形下,螺钉或螺杆或者其他紧固机构伸过叠片组,借此将两个第一压盘紧固到一起,以便叠片组夹紧在两个第一压盘之间。这样就能利用两个第一压盘或第一压盘中的一个使叠片组稳定,从而阻止各个叠片彼此脱离。这样就无需将叠片组的各个叠片紧固到一起,这会简化制造工序。但特别优选地,叠片已经彼此连接,例如烧结或冲压叠装。在此情形下,借助第一压盘,特别是两个第一压盘,提高叠片组的稳定性,以便当将叠片组组装到转子的其他组件或任意轴上时,防止叠片组脱离。第一压盘例如由金属或特别优选由塑料制成。这样就能防止电短路,并且降低制造成本。特别地,第一压盘为塑料注塑件。如果转子、特别是叠片组具有冷却口,则第一压盘、特别是两个第一压盘(若存在)同样具有与其对齐的开口,以便冷却流体在操作期间可以不受阻碍地穿过第一压盘。适当地,第一压盘与旋转轴线同心布置和/或相对于该旋转轴线旋转对称。此外,在电机制造期间出现问题时,特别是在其组装期间或其后损坏永磁体中的一个时,能够进行置换。与此同时,工作量较小,并且特别是借由施加压力沿轴向方向从兜部中移除损坏的永磁体并且置换成新的永磁体。
转子具有叠片组以及相对于兜部在径向上向内移位的第一压盘的实施方案独立于永磁体仅在唯一的位置中的组装,而更应视为独立的发明。换言之,电机具有带兜部的叠片组应视为独立的发明,该叠片组具有在轴向方向上彼此堆叠的一定数量的叠片,其中,叠片组的端侧中的一个部分地以第一压盘覆盖,该第一压盘相对于兜部在径向上向内移位并且以力锁合方式贴靠于叠片组上,其中,特别是叠片组以力锁合方式保持在两个这样的第一压盘之间。
有利地,叠片组的端侧中的一个至少部分地、例如完全地以第二压盘覆盖。借助第二压盘,兜部被至少部分地覆盖,例如被完全覆盖。换言之,第二压盘在径向方向上至少部分地伸过兜部的开口。这样在组装状态下,永磁体同样借助第二压盘覆盖,该第二压盘例如以机械方式直接贴靠于永磁体上。这样就能借助第二压盘防止永磁体沿轴向方向从兜部中脱离。适当地,第二压盘位于与第一压盘相同的叠片组一侧上。在此情形下,第一压力侧特别是在轴向方向上布置在叠片组与第二压盘之间。例如,第二压盘紧固到第一压盘。优选地,第二压盘具有用于第一压盘的凹部,以便第二压盘同样以机械方式直接抵靠在叠片组或至少永磁体上。这样第二压盘就至少部分地围绕第一压盘,并且进而第二压盘同样借助叠片组和第一压盘来稳定。优选地,第二压盘与旋转轴线同心布置和/或相对于该旋转轴线旋转对称。
优选地,叠片组的两个端侧分别以配属的第二压盘覆盖。换言之,转子具有另外的第二压盘。优选地,这两个第二压盘结构相同,这会降低制造成本。作为替代方案,这两个第二压盘不同。第二压盘例如由金属或特别优选由塑料制成。借助第二压盘,仅补偿较小的力,在操作期间,该力沿轴向方向作用于永磁体。优选地,第二压盘构造成相比第一压盘精细度更高或坚固度更低,这会减小转子的重量并进而减小其惯性。如果存在两个第二压盘,则它们例如均紧固于叠片组和/或第一压盘或两个第一压盘上。作为替代方案,两个第二压盘彼此紧固,例如借助贯穿叠片组的紧固装置,例如螺钉或螺杆。特别地,当永磁体沿轴向方向***叠片组、特别是兜部时,借助第一压盘阻止叠片彼此脱离。
此外,本发明还涉及一种用于制造电机、特别是电机的转子的方法。在此情形下,首先提供叠片组,在叠片在轴向方向上彼此堆叠。各个叠片例如已经彼此紧固或仅松动地彼此叠置。在另一工作步骤中,第一压盘以力锁合方式贴靠到叠片组上,即其端侧上。特别地,使用两个这样的第一压盘,并且将叠片组以力锁合方式保持在这二者之间。在另一工作步骤中,永磁体沿轴向方向***叠片组的兜部中。在此情形下,借助第一压盘防止叠片彼此脱离,进而借此使叠片组稳定。在另一工作步骤中,安装第二压盘,以便防止永磁体与叠片组脱离。特别地,叠片组的两个端侧分别以配属的第二压盘覆盖。
作为其替代方案,在组装永磁体之前,叠片组的端侧中的一个以第二压盘覆盖,从而阻止过度***永磁体。在另一替代方案中,叠片组仅具有一个唯一的第一压盘和一个唯一的第二压盘,这些压盘分别配属于叠片组的不同端侧。在此情形下,第一压盘和第二压盘优选例如借助螺杆来彼此紧固,并且叠片组以力锁合方式保持在第一压盘与第二压盘之间。永磁体在其接线端处从配属于第一压盘的端侧***兜部中,其中借助第二压盘来防止过度***。一旦发生这种情况,可选地,特别优选地,配属于第一压盘的端侧以另外的第二压盘覆盖。该方法特别是独立于永磁体仅布置在各自的兜部中的唯一的位置中的方案,其中,磁化方向相对于配属于各自的永磁体的径向直线旋转了180°,并且该方法特别是应视为独立的发明。
配属于每个永磁体的径向直线特别是根据旋转轴线来限定,该旋转轴线进而与每个径向直线相交。适当地,在此情形洗,每个径向直线与分别配属的永磁体的重心相交,特别是与垂直于分别配属的永磁体的旋转轴线的横截面的重心相交。作为替代方案,横截面的中心点用作重心,该中心点优选与重心相同。但至少每个径向直线与分别配属的永磁体或其垂直于横截面的旋转轴线相交。这样每个永磁体的位置就能借助径向直线来限定。特别地,所有径向直线相对于旋转轴线旋转对称布置,其中,对称角度等于360°除以径向直线数。作为其替代或组合方案,该对称角度(用于产生旋转对称的旋转角度)等于360°除以永磁体数。这样磁化方向就能适当地布置为形成磁极。此外,这样特别是防止转子失衡。
例如,每个永磁体的磁化方向平行于各自的切线方向。这样沿切线方向在相邻的永磁体之间均形成磁极。但特别优选地,磁化方向基本上平行于各自的径向直线。适当地,永磁体在径向方向上磁化,其中,在相邻的永磁体中,磁化方向在径向向内与径向向外之间交替。特别地,磁化方向平行于各自的径向方向,其中,这些径向方向径向向内或径向向外。这样转子的磁极构建为基本上相对于每个永磁体径向向外,这特别是在电机的实施方案中适于作为同步磁阻电机。
例如,永磁体的横截面垂直于轴向方向具有非对称性。作为其替代或组合方案,横截面具有切口,例如凹口。但特别优选地,每个永磁体垂直于轴向的横截面是梯形的,其中,特别是等腰梯形形成横截面。这样在兜部的适当实施方式中,永磁体中的每个永磁体在各自的兜部中仅可以安装在唯一的位置中。优选地,横截面相对于分别配属的径向直线镜像对称。这样就能防止或至少减少形成失衡。由于梯形形状,还能简化永磁体的制作。由于规则的形状,还能简化仓储,并且减少空间需求。在其他替代方案中,每个永磁体的横截面是半月形的、圆弓形的、扇形的或U形的。
例如,兜部垂直于轴向方向的横截面与永磁体垂直于轴向的横截面相同。在此情形下,特别是兜部中的每个兜部与配属的永磁体之间建立间隙配合。这样既简化永磁体的组装,又相对稳妥地保持永磁体中的每个。此外,这样还能较简便地识别各自的兜部中的每个永磁体能安装于其中的位置。
优选地,兜部中的每个兜部配属有腔室,该腔室在切线方向上接着各自的兜部并与其间隔开。例如,每个兜部与各自的腔室之间在切线方向上形成接片。腔室在兜部区域内在径向方向上的膨胀度有利地对应于兜部在径向方向上的膨胀度。腔室本身优选在径向方向上至少部分地延伸并且优选延伸到转子的径向靠外的端部,其中,腔室被有利地封闭。腔室特别是填充有顺磁性或反磁性材料,特别是空气。这样就能借助腔室提供磁通屏障段,从而改善磁力线的形成。有利地,兜部中的每个兜部分别配属有两个这样的腔室,这两个腔室在切线方向上布置在各自的兜部的相对两侧上。因此,腔室的数量对应于兜部的数量的两倍。因此,改善转子的磁特性。
在本发明的替代实施方式中,每个兜部构造成在径向方向上向外的大致半月形。在此情形下,每个兜部有利地具有基本上沿切线方向延伸的中间区段,各自的永磁体有利地安装于该中间区段内。适当地,每个兜部具有至少一个保持元件,例如凹口或凸起,借助该保持元件组装各自的永磁体,特别是保持各自的永磁体。在此情形下,借助保持元件,还可以预定能安装各自的永磁体的位置。兜部的半月形的尖端有利地延伸到转子的圆周附近,并进而特别是构造成在径向方向上向外。这样就借助兜部本身形成磁通屏障段,这会改善转子的磁特性。
优选地,转子具有另外的一定数量的第二永磁体,其中,这些第二永磁体特别是彼此相同。第二永磁体例如与所述永磁体不同或者同样与所述永磁体类似。有利地,第二永磁体中的每个第二永磁体配属有第二兜部,并且在切线方向上相邻的第二永磁体仅可以安装于各自的第二兜部中的某个位置中,其中,各相邻的第二永磁体相对于每个与第二永磁体相关的第二径向直线的磁化方向旋转180°。例如,第二径向直线中的每个径向直线分别与所述径向直线中的一个径向直线相同。优选地,在此情形下,第二永磁体中的每个第二永磁体配属于所述永磁体中的一个永磁体并且相对于其在径向方向上仅向外移位。与此同时,第二永磁体中的每个第二永磁体的磁化方向有利地与分别配属的永磁体的磁化方向相同。这样就借助第二永磁体来增强由永磁体提供的磁场。特别地,第二永磁体中的每个第二永磁体与分别配属的永磁体和所有永磁体间隔开。
有利地,转子具有多个这样的另外数量的永磁体,这些永磁体相对于其余的永磁体间隔并且各自布置在配属的另外的兜部中。在此情形下,分别相邻的另外的永磁体的磁化方向相对于配属于各自的另外的永磁体的径向直线相差180°,并且另外的永磁体中的每个永磁体在分别配属的另外的兜部中仅可以安装在唯一的位置中。优选地,不同的永磁体或至少不同数量的相关永磁体均沿各自共同的径向直线布置并且特别是彼此间隔。适当地,各自的永磁体组的磁化方向相同。
转子是电机的组件,该电机例如是同步磁阻电机。这样转子就适用、特别是设置并配置用于同步磁阻电机内。在此情形下,转子在操作期间有利地绕旋转轴线旋转。转子具有一定数量的兜部和同类永磁体,这些永磁体中的每个布置在兜部中的每一个中,其中,在切线方向上相邻的永磁体仅可以安装于各自的兜部中的唯一的位置中,其中,磁化方向相对于配属于各自的永磁体的径向直线旋转了180°。
结合电机实施的改进方案和优点也类似地适用于转子/制造方法,反之亦然。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的具体实施例。在附图中:
图1示意性示出具有同步磁阻电机的商用车/机动车;
图2示意性示出垂直于具有转子的同步磁阻电机的轴向方向的剖视图;
图3示意性示出平行于转子的轴向方向的剖视图;
图4示出用于制造转子的方法;
图5示出转子的叠片组的透视图;
图6示出具有兜部的叠片组的细节图,其中,每个兜部配属有永磁体;
图7示出具有与其贴靠的第一压盘的叠片组的透视图;
图8示出具有与其贴靠的第一压盘以及与其贴靠的第二压盘的叠片组的透视图;
图9示出转子的叠片组的另一种实施方式的透视图;
图10示出参照图9的叠片组的细节图;
图11示出参照图9的叠片组的透视图,该叠片组具有与其贴靠的第一压盘;以及
图12示出参照图9的叠片组的透视图,该叠片组具有与其贴靠的第一压盘以及与其贴靠的第二压盘。
在各附图中相互对应的部件附以相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性简化示出具有多个车轮4的机动车2。机动车2为商用车,例如载重汽车、公共汽车或其他运输车辆,并且该机动车具有四个这样的车轮4。机动车2进一步包括同步磁阻电机形式的电机6,借助该电机来驱动车轮4中的至少一个。电机6借助变频器8来馈电,该变频器借助高压电池10来供电。借助高压电池10,提供400V至800V的直流电压,该直流电压借助变频器8变换成具有三相的交流电(三相电流)。为此,变频器8具有桥接电路(未详细示出),即B6电路。变频器8与电机6一起基本上形成驱动器12。
图2中示意性简化示出电机6垂直于电机6的旋转轴线14的截面图。电机6具有基本上中空圆柱形的转子16,该转子安置于与旋转轴线14同心布置的轴18上。转子16能抗相对转动地紧固于轴18上,该轴由诸如滚珠轴承的轴承(未详细示出)以不能绕旋转轴线14相对转动的方式支承。通过形成气隙20,具有一定数量的电磁体(未详细示出)的定子22沿周侧围绕转子16。电磁体本身均包括电线圈,其中,定子22的电线圈联接到总共三相。这些相彼此联接成星形线路,并且因此在电上彼此错开120°。借助变频器8进行各个相的馈电。
图3示意性示出转子16沿旋转轴线14的剖视图。在此情形下,轴18沿轴向方向24在两侧伸过转子16并且因此沿轴向方向24贯穿其中。转子16具有叠片组26,该叠片组包括一定数量的单独的叠片(未详细示出),这些叠片在轴向方向24上堆叠。叠片组26包括多个兜部28,这些兜部在轴向方向24上伸过该叠片组并且其内均布置有永磁体30。永磁体30由铁素体制成,并且兜部28在轴向方向24上仅在一端侧开口。
叠片组26的两个端侧32、即其在轴向方向24上的两个端部分别以第一压盘34覆盖,该第一压盘均构造成基本上环形并且彼此结构相同。第一压盘34放置于轴18上并进而与其直接机械接触。第一压盘34进一步相对于兜部28在径向方向36上向内移位并进而朝向旋转轴线14移位。换言之,贯穿叠片组26的兜部28的开口未被第一压盘34覆盖。第一压盘34借助一定数量的第一螺杆38彼此紧固,该第一螺杆贯穿叠片组26的对应凹部。在此情形下,第一压盘34借助第一螺杆38压靠在叠片组26上。因此,叠片组26以力锁合方式保持在两个第一压盘34之间,进而以力锁合方式均贴靠于叠片组26上。这样就借助两个第一压盘34使叠片组26、特别是叠片组26的各个叠片稳定。
此外,端侧32中的每个端侧还配属有第二压盘40,借助该第二压盘至少部分地覆盖各自的端侧32。第二压盘40彼此结构相同并由塑料制成。另外,第二压盘40完全覆盖兜部28并安置于轴18上并且进而与其直接机械接触。此外,第二压盘40中的每个具有杯形凹部42,该凹部内布置有配属于同一端侧32的第一压盘34。这样第一压盘34中的每个在轴向方向24上布置在第二压盘40中的一个与叠片组26之间。两个第二压盘40借助第二螺杆44彼此紧固,该第二螺杆同样伸过叠片组26。在一种替代实施方式中,第二压盘40紧固于分别配属于同一端侧32的第一压盘34上。借助第二压盘40,阻止永磁体30在轴向方向24上从兜部28中脱离。
图4示出用于制造电机6的转子16的方法46。在第一工作步骤48中,提供具有兜部28的叠片组26。在此情形下,叠片组26的叠片已经彼此紧固或者仅松动地彼此贴靠。在随后的第二工作步骤50中,第一压盘34借助第一螺杆38彼此紧固并彼此压靠并且进而也压靠在叠片组26上。因此,叠片组26的各个叠片彼此稳定。在随后的第三工作步骤52中,永磁体30中的每个永磁体布置在兜部28中的一个兜部中,为此,每个永磁体30沿轴向方向24分别***配属的兜部28中。在此情形下,借助彼此紧固的第一压盘34防止叠片脱离,以便即使在叠片组26与永磁体30之间进行间隙配合或过盈装配时,也能防止叠片组26脱离。在随后的第四工作步骤54中,安装第二压盘40,并进而使永磁体30在轴向方向24上稳定。进一步将叠片组26推移到轴18上,其中,在此还借助第一压盘26防止叠片组26受损或者叠片组26的各个叠片移位。作为替代方案,在任意时间点安装轴18,但至少仅在第二工作步骤50之后安装该轴。
图5中示出叠片组26在端侧32中的一个的俯视图。图6示出电机6的细节图,其中兜部28中安装有永磁体30,该永磁体具有垂直于旋转轴线14、即垂直于轴向方向24的梯形横截面。该梯形是等腰梯形,并且所有永磁体30彼此结构相同。兜部30垂直于轴向方向24、即垂直于旋转轴线14的横截面同样是梯形的并且与永磁体30的横截面相同,从而在它们之间建立间隙配合。在此情形下,兜部28以及永磁体30基本上沿切向56布置。
在切线方向56上相邻的兜部28的取向不同,以便在切向56上相邻的永磁体30的取向也是交替的。换言之,永磁体30中的每个永磁体配属有径向直线58,该径向直线与分别配属的永磁体30的横截面中的每个的重心60和旋转轴线14相交。在此情形下,永磁体30相对于各自的径向直线58镜像对称地布置并且具有平行于各自的径向直线58的磁化方向62。换言之,永磁体30在径向方向36上磁化。在此情形下,在切线方向56上相邻的永磁体30的磁化方向62不同,以便永磁体30在径向方向36上向内与向外交替磁化。总之,在切向56上相邻的永磁体30仅可以安装于各自的兜部28中的唯一的位置中,并且在切向46上相邻的永磁体30的磁化方向62相对于配属于各自的永磁体30的径向直线58旋转180°。
此外,径向直线58中的每个径向直线还配属有第二永磁体64,这些第二永磁体彼此结构相同。这样转子16就具有与永磁体30同样多的第二永磁体64。在此,配属的径向直线58也与第二永磁体64的重心相交,该第二永磁体相对于各自的径向直线58在切向56上镜像对称地布置并且同样具有梯形横截面。第二永磁体64中的每个安装在各自配属的第二兜部66中,形成间隙配合,以便在切向56上相邻的第二永磁体64仅可以安装在各自配属的第二兜部66中的唯一的位置中。第二永磁体64具有第二磁化方向68,该第二磁化方向平行于配属于同一径向直线58的永磁体30的磁化方向62。
每个兜部28和每个第二兜部66分别配属有两个腔室70,这两个腔室在切线方向56上接着各自的兜部28、66并且借助接片与各自的兜部28、66间隔。这样就能提供磁通屏障段,这会改善作为同步磁阻电机的工作方式。叠片组26进一步具有八个冷却口70,这些冷却口沿轴向方向24伸过叠片组26。在此情形下,冷却口70中的每个冷却口相对于兜部28中的每个兜部在径向方向36上向内移位,进而转子16具有总共八个兜部28。在操作期间,空气通过冷却口70,并且以这种方式冷却转子16。
图7中示出转子16在叠片组26的端侧32中的一个的透视图,该叠片组内安装有永磁体30以及第二永磁体64。此外还示出以力锁合方式贴靠于端侧32上的第一压盘34,该第一压盘借助第一螺杆38来紧固。第一压盘34具有对应于冷却口70的凹部,以便在操作期间冷却空气也可以通过第一压盘34。
图8中示出安装有第二压盘70的转子16,借助该第二压盘覆盖叠片组26的整个端侧32。但在此情形下,无需设置第二螺杆44,并且第二压盘70同样借助第一螺杆38紧固到转子16的其他组件上。这样借助第二压盘70,防止永磁体30以及第二永磁体64脱离。在此情形下,第二压盘40构造成未完全封闭,从而空气也能通过腔室70。通过这种方式,减小转子16的重量并因而减小转子的惯性。
图9中示出叠片组26的另一种实施方式。在此情形下,冷却口70不会改变。但如图10所示,兜部28以及第二兜部66被更改并构造成在径向方向36上向外的半月形。每个兜部28和每个第二兜部66具有保持元件72,借助该保持元件将分别配属的永磁体30或第二永磁体64保持在切线方向56上并进而确定其取向。因此,在此永磁体30或第二永磁体64中的每个也仅可以安装在唯一的位置中。兜部28和第二兜部66相对于分别配属的径向直线58对称构造并构造成U形或半月形。与此同时,每个兜部28在切线方向56上围绕分别配属的第二兜部66。
此外,叠片组26具有总共八个第三兜部74,这些第三兜部同样均具有保持元件72并构造成半月形,特别是U形或半月形,并且在径向方向36上向外。此外,第三兜部74相对于分别配属的径向直线58轴向对称布置并且相对于分别配属的兜部28和第二兜部66在径向方向36上向外移位,以便使得配属的第二兜部66以及兜部28皆在切向56上围绕第三兜部74。
每个第三兜部74中均布置有第三永磁体(未示出),该第三永磁体同样具有梯形横截面。借助保持元件72,确保分别配属的第三永磁体仅可以安装在各自的第三兜部74内的唯一的位置中。与此同时,每个第三永磁体的磁化方向平行于配属于同一径向直线58的永磁体30的磁化方向62。因此,彼此错开45°角度的径向直线58中的每个径向直线配属于其中一个永磁体30、其中一个第二永磁体64和其中一个第三永磁体,进而它们形成一组永磁体。
图11中示出转子16在叠片组26的端侧32中的一个的视图,其中,相匹配的第一压盘34借助第一螺杆38紧固于此。图12另外示出第二压盘40,该第二压盘同样借助第一螺杆38来紧固。第一压盘34相对于兜部28、第二兜部66和第三兜部74在径向方向36上向内移位,因此并不覆盖这些兜部。反之,第二压盘40至少部分地覆盖所有兜部28以及所有第二兜部66和所有第三兜部74,从而防止永磁体30、第二永磁体64和第三永磁体脱离。
总之,借助永磁体30的梯形构造以及兜部28的对应构造,确保永磁体30始终以正确的极化安装,从而更高效、更快速且更少废品地进行制造。与此同时,永磁体30以及任意现有的第二永磁体64和任意现有的第三永磁体能够由铁素体制成,其中,基于兜部28、第二兜部66和任何第三兜部74和/或任意腔室70的实施方式,因形成磁阻力矩而增大转矩。借助第一压盘34,叠片组26的各个叠片彼此固定,以便能够安装永磁体30、第二永磁体64以及任意第三永磁体,而这些叠片不会彼此脱离。借助第二压盘40,防止永磁体30、第二永磁体64和任意第三永磁体脱离,其中,这对转子16的磁特性毫无影响或仅具较小影响。
本发明不限于前述实施例。确切而言,在不脱离本发明主题的情况下,本领域技术人员能够从中得出本发明的其他变型方案。特别地,所有结合各个实施例描述的单独特征皆能以不同方式彼此组合,而不脱离本发明的主题。
附图标记列表
2 商用车/机动车
4 车轮
6 电机
8 变频器
10 高压电池
12 驱动器
14 旋转轴线
16 转子
18 轴
20 气隙
22 定子
24 轴向方向
26 叠片组
28 兜部
30 永磁体
32 端侧
34 第一压盘
36 径向方向
38 第一螺杆
40 第二压盘
42 凹部
44 第二螺杆
46 方法
48 第一工作步骤
50 第二工作步骤
52 第三工作步骤
54 第四工作步骤
56 切线方向
58 径向直线
60 重心
62 磁化方向
64 第二永磁体
66 第二兜部
68 第二磁化方向
70 冷却口
72 保持元件
74 第三兜部
Claims (10)
1.电机(6),特别是同步磁阻电机,所述电机具有转子(16),所述转子具有一定数量的同类的永磁体(30),所述一定数量的同类的永磁体中的每个永磁体分别布置在所述转子(16)的配属的兜部(28)中,其中,在切线方向(56)上相邻的永磁体(30)仅能安装于各自的兜部(28)中的磁化方向(62)相对于配属于各自的永磁体(30)的径向直线(58)旋转了180°的位置中。
2.根据权利要求1所述的电机(6),其特征在于,所述转子(16)包括具有所述兜部(28)的叠片组(26),所述叠片组具有在轴向方向(24)上彼此堆叠的一定数量的叠片,其中,所述叠片组(26)的端侧中的一个端侧(32)部分地以第一压盘(34)覆盖,所述第一压盘相对于所述兜部(28)在径向方向(36)上向内移位,并且所述第一压盘以力锁合方式贴靠在所述叠片组(26)上。
3.根据权利要求2所述的电机(6),其特征在于,所述叠片组(26)的端侧中的一个端侧(32)部分地以第二压盘(40)覆盖,所述第二压盘至少部分地覆盖所述兜部(28)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机(6),其特征在于,每个径向直线(58)与分别配属的永磁体(30)的重心(60)相交。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机(6),其特征在于,所述磁化方向(62)平行于各自的径向直线(58)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机(6),其特征在于,每个永磁体(30)垂直于轴向方向(24)的横截面是梯形的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机(6),其特征在于,所述兜部(28)垂直于轴向方向(24)的横截面与所述永磁体(30)垂直于轴向方向(24)的横截面相同。
8.根据权利要求7所述的电机(6),其特征在于,每个兜部(28)配属有腔室(70),所述腔室在所述切线方向(56)上接着各自的兜部(28)并与各自的兜部(28)间隔开。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的电机(6),其特征在于,所述兜部(28)半月形地在径向方向(36)上向外指向地构造。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电机(6)的转子(16)。
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