CN104185938B - 电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机(2),尤其是机动车的电动机,其包括定子(8)和具有转子轴线(4)的转子(6)。在此,电机(2)尤其理解为无电刷的电动机(直流电动机)或同步电机,但是也可以理解为发电机。定子(8)或转子(6)具有电磁体结构(12),而另一个具有永磁体结构(34),其包括永磁体(32)的第一分组(36)和永磁体(32)的第二分组(38)。在至少是运行温度(T)的情况下,第一分组(36)的磁矫顽场强(Hcj1)大于第二分组(38)的磁矫顽场强(Hcj2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括定子和具有旋转轴线的转子的电机。在此,电机尤其理解为无电刷的电动机(直流电动机)或同步电机,但是也可以理解为发电机。
背景技术
在汽车工业中或在机动车中,电动机(直流电动机)在驱动中用于不同的调节元件,例如用作车窗升降器驱动装置、滑动顶盖驱动装置或座椅调节驱动装置和/或用作转向器驱动装置(electrical power steering,电动助力转向器)、用作冷却器风扇驱动装置或用作变速器促动装置。这类电动机具有相对较高的转矩密度和功率密度并且应该尤其即使是在相对较高的电动机温度,例如直到至少120℃的情况下仍然是运行可靠的。
原则上,在机动车领域中使用有电刷的电动机(整流式电动机)和/或无电刷的电动机,这些电动机的由配设有场绕组的定子包围的转子装配或配设有永磁体。通常不仅定子而且转子都构建为叠片组,其中,定子齿与在它们之间的定子槽一起承载场绕组的线圈。这些线圈由(电子)线路来驱控,以便产生旋转场,其在永久激励的转子上引起转矩。
因为不仅高运行温度而且例如通过在定子侧的场绕组或线圈中感应出的电流尖峰引起的(外部的)磁场可以导致转子侧的永磁体的不期望的退磁化,所以通常使用具有尽可能高矫顽强度的磁性材料或磁性合金。因此,为了获得尽可能高的矫顽强度,通常使用具有稀土元素的组成部分或份额的合金。在此,不仅使用轻稀土元素(LREE),尤其是钐钴合金或钕铁硼合金,而且也使用含铽或含镝的合金,以便提高矫顽力并且扩宽可使用的温度范围。但是与此同时,尤其是所谓的重稀土元素(HREE),像例如铽以及尤其是镝成本越来越高。
发明内容
本发明的任务在于,说明一种特别适合的电机,该电机尤其可以比较廉价地制造,并且按照有利方式具有比较高的抗去磁化性。
根据本发明,该任务通过具有如下特征的电机来解决,即:
一种电机,该电机包括定子和具有旋转轴线的转子,其中,定子和转子中的一个具有电磁体结构,而另一个具有永磁体结构,永磁体结构包括永磁体的第一分组和永磁体的第二分组,其中,在至少是运行温度的情况下,第一分组的磁矫顽场强大于第二分组的磁矫顽场强,其中,第一分组的永磁体与具有电磁体结构的定子或转子的间距小于第二分组的永磁体与具有电磁体结构的定子或转子的间距,并且第一分组的一个永磁体和第二分组的一个永磁体分别组合成一个混合磁体,混合磁体的定向关于旋转轴线是径向的,并且其中,混合磁体的磁化方向是切向的,并且其中,相应的混合磁体的第一分组和第二分组的彼此配属的永磁体位于径向的直线上。
电机尤其是电动机,优选是有电刷直流电动机,并且包括定子和转子。转子以能相对定子绕旋转轴线转动地方式支承,其中,转子例如布置在定子之内。备选地,转子按照外动子的形式包围定子。定子和转子适合地布置在壳体之内,该壳体保护定子和转子以防可能的损伤和/或周围环境影响。
要么定子要么转子具有带至少一个线圈体的电磁体结构,该线圈体装配在相对两者,也就是转子或定子中的剩余那个的特定的位置上。线圈体优选由漆包的铜线构成,并且在所述电机是电动机的情况下,该线圈体用于产生时间上变化的磁场。这借助通过联接端对线圈进行通电来提供。在作为发电机使用的情况下,在线圈体上截取感应出的电压。
不含电磁体结构的定子或转子包括永磁体结构。换而言之,要么定子要么转子包括电磁体结构,而另一个则具有永磁体结构。特别优选地,电磁体结构是定子的组成部分,而永磁体结构是转子的组成部分。永磁体结构具有永磁体的第一分组和第二分组,其中,各自的分组的永磁体定位在特定的部位上。每个分组都包括至少一个永磁体,其中,各自的分组的永磁体例如相同地成形。两个分组的永磁体的数量优选彼此对应并且尤其是大小相同或例如一个的数量是剩余那个的数量的整数倍。
永磁体的第一分组的磁矫顽场强大于第二分组的磁矫顽场强。换句话说,第一分组的每个永磁体的磁矫顽场强都大于第二分组的每个永磁体的磁矫顽场强,其中,优选每个分组的所有永磁体的磁矫顽场强大小相同。该特性至少在电机的运行温度下有效,其中,该运行温度尤其在特定的运行持续时间后出现。
例如在永磁体结构的范围内,优选在永磁体结构的每个永磁体中确定运行温度。在此,最大运行温度在80℃至120℃之间。例如,第一分组的磁矫顽场强即使在运行温度之下的温度下仍然大于第二分组的磁矫顽场强。
优选第一分组的永磁体布置在暴露的部位上,在这些部位上,由于比较高的运行温度、本身不期望的或要避免的(外部的)磁场或磁通,或者在电磁体结构的运行期间,比较明显地出现去磁化。由于第一分组的对此相对不易受影响的永磁体的定位,确保了永磁体结构的足够的抗去磁化性。由此可以实现的是,第二分组的永磁体可以由比较廉价的材料制成,这是因为这些永磁体不用以像第一分组的永磁体那样的程度来克制去磁化。
适合的是,各自的分组的所有永磁体由相同的材料制成并且优选具有相同的结构。例如,各自的分组的所有永磁体以共同的工作步骤来制造或由磁体块锯开,其中,针对两个分组使用不同的块。备选地,永磁体结构的所有永磁体由相同的材料但以不同的方式来制造,从而得到在矫顽场强方面的差别。
适合的是,在至少是运行温度下第二分组的剩磁大于第一分组的剩磁。因此,每单位体积的由第二分组的永磁体产生的磁场强于由第一分组的永磁体产生的磁场。因此,可以实现的是,借助第二分组的永磁体实现永磁体结构的比较强的磁场,其中,通过第一分组的永磁体防止了永磁体结构的可能的去磁化。以这种方式,两个分组的永磁体可以根据它们各自的使用目的进行优化,其中,较少考虑另一特征,也就是磁矫顽场强或剩磁。因此,永磁体结构的永磁体不必满足两个预定规定,这导致了成本节约,其中,尽管如此电机仍然满足在其功率上比较高的要求。
在本发明的适合的实施方式中,电机的具有电磁体结构的构件,也就是定子或转子,与第一分组的永磁体的间距小于其与第二分组的永磁体的间距。因此,如果电机是具有永久激励的转子的内动子那么第一分组的永磁体相对第二分组的永磁体径向向外错移。由于这种布置保护了第二分组以防在运行期间由电磁体结构导致的去磁化,其中,优选由该电磁体结构产生的磁场借助第一分组的磁体被转向。而第一分组优选离电磁体结构比较近,从而使由该电磁体结构产生的磁场主要在第一分组的区域中与永磁体结构相互作用。
适宜的是,第一分组的一个永磁体和第二分组的一个永磁体分别组合成一个混合磁体,其关于旋转轴线径向地布置。因此,第一分组和第二分组的彼此配属的永磁体尤其位于径向的直线上。以这种方式,足够保护第二分组的永磁体以防由电磁体结构导致的去磁化。在此适合的是,在每个分组中的永磁体的数量是相同的,其中,混合磁体的数量尤其相应于该数量。换而言之,由所有永磁体形成了混合磁体。混合磁体的数量优选在八至十之间。
适宜的是,所述混合磁体或每个混合磁体的两个永磁体的磁化方向彼此平行。因此,由第一分组的永磁体不会构建起有助于第二分组的永磁体的去磁化的磁场。此外,借助第二分组的永磁体的磁场抑制或至少削弱第一分组的永磁体的去磁化。此外,第一分组的永磁体在电机关掉的情况下并且因此在电磁体结构不通电的情况下借助第二分组的永磁体重新沿第一分组的永磁体的原来的磁化方向进行磁化,因此提高了电机的使用寿命。
该效果通过所述混合磁体或每个混合磁体的两个永磁体的直接的机械接触得到增强。此外,在两个永磁体的这种布置的情况下不依赖于磁化方向地减少了结构空间,并且可以实现的是,在装配在转子或定子上之前已经制成了所述混合磁体或每个混合磁体。为此,尤其将这两个永磁体粘接。在这两个永磁体的平行的磁化的情况下可以取消这种做法,这是因为这两个永磁体由于相互作用的磁力彼此连接。
例如,第一分组和/或第二分组的永磁体关于旋转轴线的横截面是矩形的。为此备选地,该横截面尤其是梯形的。在此适宜的是,梯形的两个彼此平行的边中较短的边朝向旋转轴线的方向错移。以这种方式磁性材料的比较大的体积可供使用,其中,也能实现电机的比较小的直径。特别优选的是,第一分组的形成所述混合磁体或每个混合磁体的永磁体的横截面是矩形的,而第二分组的永磁体的横截面是梯形的。在此,两个永磁体适合地彼此齐平地贴靠。换而言之,面对彼此的边长彼此相应。因此,防止了第二分组的永磁体的去磁化,其中,由第二分组的永磁体产生的磁场与由电磁体结构产生的磁场比较强烈地相互作用。
适合的是,永磁体结构包括至少两个梯形的永磁体,它们要么配属于第一分组要么配属于第二分组。第三分组的一定数量的永磁体布置在它们之间。优选两个数量同样大小,从而使得第三分组的永磁体和第一分组或第二分组的永磁体在周侧的方向上交替。例如第三分组的永磁体同样是梯形的。在此,尤其是所有梯形的永磁体以它们各自的指向彼此的侧边彼此贴靠,其中,梯形的彼此平行的边关于旋转轴线在切向上延伸。
在此,第一分组的永磁体优选是矩形的并且覆盖第二分组的永磁体。因此,第三分组的永磁体未被覆盖。第三分组的永磁体的磁化方向尤其不同于其余的永磁体。以这种方式,借助第三分组的永磁体适合地成形出永磁体结构的磁场。磁化方向尤其是基本上沿径向的。因此可以实现的是,使用具有比较低的磁矫顽场强的材料作为第三分组的材料,这是因为由于由电磁体结构引起的磁场导致的去磁化主要涉及沿切向磁化的永磁体。此外,借助第三分组可以使用另外的磁性材料,这提高了电机的功率。
适宜的是,第三分组的磁矫顽场强不同于第一分组和/或第二分组的磁矫顽场强。为此备选地或与此结合地,第三分组的剩磁是不同的。在此适合的是,第三分组的剩磁高于第一分组的剩磁,而磁矫顽场强大于第二分组的磁矫顽场强。这例如借助在制造第三分组的永磁体时使用重稀土元素来实现。虽然以这种方式提高了材料成本,但是也提高了电机的使用寿命和功率。而与仅由重稀土元素合金来制造永磁体结构相比,在大致相同的使用寿命和功率的情况下减少了制造成本。
适宜的是,所述混合磁体或每个混合磁体布置在叠片组的凹部中。在此,凹部的延伸优选基本上与旋转轴线平行,并且叠片由软磁材料构成。由于使用例如借助漆层相对彼此绝缘的单个叠片抑制了寄生的电感电流的扩展,否则该寄生电感电流将降低电机的效率。此外,保护了永磁体以防损伤和/或周围环境影响,它们例如会另外导致腐蚀。同样地,混合磁体的装配也变得容易,这是因为该混合磁体仅必须被引入叠片组的凹部中。由此,尤其是在装配在转子上的情况下,抑制了由于在电机运行期间的离心力导致的混合磁体的脱落。
本发明的备选的实施方案规定,由第一分组和第二分组分别形成环,它们接下来被称为第一环或第二环,它们的中点尤其分别位于转子的旋转轴线上。在此,这些环要么由部分磁体组装成环的形状,要么由各自的分组的材料来成形,像例如烧结或压制。此外,如果构造为内动子的转子具有电磁体结构,那么第一环与该电磁体结构的间距又小于第二环与该电磁体结构的间距。而在具有电磁体结构的外动子的情况下,第一环则包围第二环。通过使用这两个环,使电机的制造得到简化,这是因为仅必须装配两个环。此外,不必考虑可能的部分磁体的定向,其中,尽管如此永磁体结构的磁场仍具有期望的形状。
在为此有利的改进方案中,第一环和第二环彼此间形成直接的机械接触。换而言之,这两个环彼此贴靠,其中,有利的是,这两个环中的一个在周侧包围另一个。因此,靠内放置的环的外直径与靠外放置的环的内直径相同。例如,这两个环借助形状锁合和/或力锁合彼此连接。以这种方式使制造再次得到简化,这是因为这两个环在联接在转子或定子上之前就已经可以制造为一个单元。于是同样也仅有一个唯一的构件必须紧固在转子或定子上。
适合的是,借助第一环限定出转子与定子之间形成的气隙。换而言之,在第一环沿关于旋转轴线的径向方向的范围中,第一环是定子的最靠近转子的元件或者说是转子的最靠近定子的元件。以这种方式,永磁体结构与电磁体结构之间的间距比较小,这减小了漏场并且提高了电机的功率。第一环的材料尤其是比较抗腐蚀的,而第二环的材料不一定非要满足该特性来确保电机的比较高的使用寿命。适宜的是,第一环的材料是陶瓷。
例如,永磁体结构包括第三环,其由第三分组成形,该第三分组的剩磁与第一分组和/或第二分组不同。此外,磁矫顽场强例如也是不同的。适合的是,第三分组的剩磁高于第一分组的剩磁,而磁矫顽场强大于第二分组的磁矫顽场强。第三分组尤其具有重稀土元素。
第三环布置在第二环的与第一环对置的侧上。第二环尤其在径向方向上由第一和第三环在内侧和外侧包围,其中,这些环适宜地彼此贴靠。以这种方式,比较有效地保护了第二环以防去磁化。
其中每个环优选都具有八至十之间的磁极。为此,每个环要么在成形时要么在此之后,例如在装配在电机上之后承受相应的磁场。因此,在使用电机作为电动机的情况下确保了比较恒定的转矩分布曲线而在使用电机作为发电机的情况下确保了比较恒定的电流分布曲线。
适宜的是,这些环分别具有相同数量的磁极,它们优选彼此沿径向方向布置。换而言之,在极的在两个环之间的区域中的磁场是恒定的且沿径向指向。因此,尤其在这些环直接相互贴靠的情况下使永磁体结构的制造得到简化,这是因为这些环通过相互作用的磁力彼此附着。
适宜的是,第一分组的材料是优选烧结的铁氧体。备选地,该材料例如是烧结的SmCo或NdFeB、(NdDy)FeB。同样可以实现的是,将材料进行浇铸,其中,优选使用NdFeB、SmCo或SmFeN。例如使用相同的材料作为第二分组的材料,其中,组装和/或制造的方式与第一分组的提高的磁矫顽场强的实现相协调。
例如,用于第一分组和第二分组的材料是相同的,这防止了在各自的永磁体的直接的机械接触情况下的接触腐蚀。适合的是,使用具有轻稀土元素的合金作为第二分组的材料。这些轻稀土元素的特征尤其在于具有比较高的剩磁,因此提高了电机的功率。通过使用第一分组补偿了随之而来的与使用重稀土元素相比较低的磁矫顽场强。第二分组特别优选由NdFeB构成,其具有比较高的可用性和比较大的剩磁。
尤其地,永磁体结构以及适合的是整个电机都不含重稀土元素。该永磁体结构至少不具有镝和/或铽。以这种方式可以实现成本比较低地制造电机。
附图说明
以下结合附图对本发明的实施例进行详细阐述。其中:
图1a以截面图示出具有永磁体的第一分组和第二分组的电机;
图1b以截段形式示出备选的实施方式;
图2a以截面图示出具有若干混合磁体的电机的另一实施方式;
图2b以截段形式的示出备选的实施方式;
图2c示出混合磁体的备选的实施方式;
图3a示出根据图2a的电机的另一实施方式;
图3b示出根据图2b的备选的实施方式;
图3c示出根据图2a的电机的转子的另一实施方式;以及
图4示出根据图2a的电机的最后的实施方式。
彼此相应的部分在所有附图中配设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1a中示出设计为同步电机的电机2的实施方式,其作为电动机来使用。在此,以与转子6的旋转轴线4垂直的截面图示出电机2,该转子由定子8包围,在该定子与该转子之间形成有气隙10。定子8包括具有软磁的定子叠片组14的电磁体结构12,该定子叠片组具有15个齿16,这些齿分别借助与旋转轴线4平行伸展的槽18分隔开。线圈20围绕每个齿16缠绕,该线圈布置在分别相邻的两个槽18中。线圈20由漆包线制成并且借助未示出的电子设备来通电。因此,电机2是无电刷的。
转子6具有轴22,其由基本上无磁性的具有规则的十边形作为横截面的芯24包围。芯24形状锁合地由软磁的叠片组26包围,该叠片组因此具有比较小的磁矫顽场强。在叠片组中引入十个第一凹部28和十个第二凹部30,这些凹部与旋转轴线4平行地延伸。永磁体结构34的永磁体32分别形状锁合地布置在凹部28、30内,其中,永磁体32划分为第一分组36和第二分组38。在此,第一凹部28配属于第一分组36并且第二凹部30配属于第二分组38。第一分组36的永磁体32由烧结的铁氧体制成并且具有第一磁矫顽场强Hcj1和第一剩磁Br1,它们对于第一分组36的所有永磁体32是相同的。
第二分组38的由NdFeB构成的永磁体32具有恒定的第二磁矫顽场强Hcj2和恒定的第二剩磁Br2。在此,第二分组38的永磁体32以如下方式制成,即,使第二剩磁Br2最大。这导致了比较小的磁矫顽场强Hcj2。在第一分组36的永磁体32中,情况则相反,从而使得第一磁矫顽场强Hcj1比较大。至少在电机2的在40℃至80℃之间的、但也可以假定最高120℃或甚至140℃的运行温度T的情况下,第一磁矫顽场强Hcj1大于第二磁矫顽场强Hcj2并且第二剩磁Br2大于第一剩磁Br1。
第一分组36的永磁体32的磁化方向是切向的,其中,永磁体32以如下方式布置在第一凹部28内,即,使相邻的永磁体32的磁北极和磁南极分别指向彼此。而第二分组38的永磁体32以如下方式布置和磁化,即,使它们的各自的北极或南极指向第一分组36的永磁体32的分别相反的极。因此,第二分组38的其中一个永磁体32的布置在第一分组36的两个永磁体32的两个北极之间的南极指向旋转轴线4,而北极朝向定子8的方向指向。
图1b中以截段形式示出备选的实施方式,在该实施方式中,略去了芯24。因此,叠片组26直接贴靠在轴24上并紧固在那里。第一凹部28具有径向靠外指向彼此的凸起部40,它们从后方搭接第一分组36的布置在相应的第一凹部28中的永磁体32。因此,凸起部40防止了在电机2运行时由于通过转子6的旋转运动引起的离心力导致的脱落。
此外,不仅第二凹部30而且还有第二分组38的永磁体32的形状和位置相比先前的实施方式有所改变。它们一方面径向向内错移,这减小了由于由电磁体结构6引起的磁场导致的第二分组38的永磁体32的去磁化。另一方面,这两者的横截面梯形地而非矩形地成形,其中,它们的侧面与邻接的第一凹部28平行地布置,第二凹部30和位于其中的永磁体32与第一凹部28具有比较小的间距。由于这种形状使第二分组38的每个永磁体32的重量增加,其中,转子6的惯性由于向内的错移而没有增大。借助示出的箭头象征性示出各自的永磁体32的磁化方向M。第二分组38的永磁体32的磁化方向M和其定位减小了在轴22内由永磁体结构34产生的磁场的强度,这进一步提高了电机2的效率和功率。
图2a中以与旋转轴线4垂直的截面图示出电机2的另一备选方案,其中,具有电磁体结构12的定子8基本上相应于先前的实施方式。第一分组36的每个永磁体32分别与第二分组38的其中一个永磁体32形成混合磁体42,其中,相应的永磁体32彼此贴靠,并且两个永磁体32的磁化方向M彼此平行且与它们共同的贴靠面平行。
每个混合磁体42分别位于转子6的叠片组26的其中一个径向伸展的第一凹部28中,在该叠片组中缺少第二凹部30。在此,混合磁体42以如下方式定位,即,使其磁化方向M基本上是切向的,从而使得两个相邻的混合磁体42的相同的磁极指向彼此。此外,第二分组38的永磁体32靠内布置。换而言之,第二分组38的永磁体32与旋转轴线4的间距小于第一分组36的永磁体32的对应的间距。因此,第二分组38的永磁体32与具有电磁体结构12的定子8的间距大于第一分组36的永磁体32与该定子的间距。以这种方式,第二分组38的永磁体32尽管其具有比较低的第二磁矫顽场强Hcj2但仍然有效地受到保护以防由于在运行期间由电磁体结构12引起的磁场导致的去磁化。
图2b中示出电机2的转子6的经修改的变型方案。永磁体32的磁化方向M相应于先前的示例。但是,与所有永磁体32的旋转轴线4垂直的横截面由矩形形状修改为梯形形状,其中,每个混合磁体42的第一分组36的永磁体32齐平地贴靠在第二分组38的永磁体32上。在此,每个混合磁体42的切向延伸尺寸随着变得更大的与旋转轴线4的间距而增大。由于第一分组36的永磁体32的增大的切向宽度,在第一分组36的永磁体32沿径向方向比较薄的厚度的情况下就已经足够防止第二分组38的永磁体32的去磁化。由于该原因可以实现的是,第二分组38的永磁体32以沿径向方向比较大的厚度来制造,这导致了永磁体结构34的比较强的磁场。
图2c示出混合磁体42的不同的实施方式,其中,这些实施方式按行从左到右进行编号。混合磁体42的磁化方向M始终从左向右且与径向方向垂直,其中,在装配时,旋转轴线4位于相应的示出的混合磁体42下面的转子6上。在第二分组38的永磁体32上方示出第一分组36的永磁体32。适合的是,在电机中分别仅使用混合磁体42的一种实施方式,但同样也可以将不同的实施方式进行组合。在其中布置有混合磁体42的第一凹部28相应地设计以建立起形状锁合。
混合磁体42的第一实施方式相应于图2a中示出的实施方式。在第二实施方式中,第三分组44的两个永磁体32切向地联接在第一分组36的永磁体32的径向的自由端部上,两个永磁体的磁化方向M与第一分组36的永磁体32的磁化方向平行。第三分组44具有第三剩磁Br3和第三磁矫顽场强Hcj3。第三磁矫顽场强Hcj3大于第一磁矫顽场强Hcj1,其与第一实施方式相比有所减小,其中,为此第一剩磁Br1增加了。因为由电磁体结构12引起的去磁化首先在第三分组44的永磁体32的区域中进行,所以尽管如此混合磁体42仍然受到了保护以防去磁化,其中,混合磁体42的磁场增强了。
在混合磁体42的第三实施方式中,第一分组36的永磁体32的横截面与第一实施例不同是梯形的,其中,第一分组36的永磁体32的切向宽度随着与第二分组38的永磁体32的间距而增加,这有效保护了第二分组38的永磁体32以防去磁化。在第四实施方式中,不仅第一分组36和第三分组44的永磁体32而且还有它们的布置都相应于第二实施方式中的永磁体和它们的布置。由于第二分组38的永磁体32的改进的屏蔽,该永磁体在其自由端部上扩宽,而不必担心去磁化。由于这种扩宽有更多的磁性材料可供使用并且混合磁体42的磁场大于第二实施方式的磁场。
在第五实施方式中,第一分组36的永磁体32相应于第三实施方式中示出的永磁体,而第二分组38的永磁体32相应于第四实施方式中的示出的永磁体,其中,在这种混合磁体42中也实现了它们各自的优点。混合磁体42的第六实施方式与第一实施方式的区别在于永磁体32沿径向方向不同的延伸尺寸。因此,减小了第一分组36的永磁体32的体积并且增大了第二分组38的永磁体32的体积。为了可以实现可靠的运行,通过如下方式增大了第二磁矫顽场强Hcj2,即,向第二分组38的材料中混入重稀土元素。
在第七实施方式中,第二分组38的永磁体32朝向旋转轴线4的方向变窄,以便抵抗该永磁体的边缘区域中的去磁化。由于这种形状可以实现的是,在该永磁体32中也使用具有比较低的第二磁矫顽场强Hcj2的材料。此外,在第八实施方式中增大了第一分组36的永磁体32,以便防止在另外的降低的第二磁矫顽场强Hcj2的情况下第二分组38的永磁体32的去磁化。在最后的实施方式中,与第一实施方式相比,第二分组38的永磁体32的横截面朝向旋转轴线4的方向变窄,就像在第七实施例中那样。
图3a中示出根据图1a的电机2的经修改的实施方式,其中,定子8是相同的。同样地,具有永磁体结构34的凹槽的转子6相应于图1中示出的实施方式。但是,混合磁体42相应于在图2a中示出的电机2地布置在第一凹部28中。第三分组44的永磁体32位于第二凹部30中,其中,这些永磁体的布置和定向相应于相应在图1中示出的第二分组38的永磁体32。第三磁矫顽场强Hcj3小于第二磁矫顽场强Hcj2,而第三剩磁Br3大于第二剩磁Br2。
图3b示出为此修改后的形式。混合磁体42根据图2c中示出的第六实施方式来设计,而第二凹部30根据图1b中示出的第二凹部30来设计。在此,第三分组44的永磁体32再次形状锁合地布置在第二凹部30中并且在径向上进行磁化。第三剩磁Br3是三个剩磁Br1、Br2、Br3中最大的剩磁,而第三磁矫顽场强Hcj3是三个磁矫顽场强Hcj1、Hcj2、Hcj3中最小的磁矫顽场强。
图3c中示出转子6的备选方案,其不含重稀土元素。所有永磁体32的径向厚度基本上相同。第一分组36的永磁体32的横截面是矩形的,而第二分组38的永磁体32的横截面是梯形的,从而所形成的混合磁体42的形状基本上相应于具有改变的厚度的图2c的第七实施方式。在第二分组38的永磁体32之间定位有第三分组44的永磁体32,其磁化方向M基本上沿径向延伸。在此,第三分组44的永磁体32的横截面同样是梯形的,其中,随着与旋转轴线4的间距的增加横截面变窄。因此,第二分组38和第三分组44的永磁体32的侧面不是沿径向延伸的。全部的永磁体32借助叠片组26径向向外包围,这些永磁体与它们各自的相邻的永磁体32形成直接的机械接触。永磁体32借助无磁性的芯24径向向内与轴22分隔开。
图4中示出电机2的另一实施方式,在该实施方式中,定子8也改变了。该定子具有十二个齿16和十二个线圈20。转子6包括靠外放置的第一环46,其由第一分组36制成。在此,第一环46是一体式的,也就是说是唯一的永磁体32,并且由烧结的铁氧体制成。第二环48布置在第一环46之内,该第二环由第二分组38的八个永磁体32构成。第二分组38的每个永磁体32的横截面相应于45°的圆弧段。第三环50位于第二环48之内,该第三环相应于第一环46地制成,但是具有减小的直径,其中,第三环50由第三分组44构成。第三分组44的材料同样是烧结的铁氧体。原则上也可以实现的是,所有环46、48、50一体式地制成,或由具有不同角度的圆弧段制成。
各个环46、48、50是彼此同心的并且形成直接的机械接触。因此,第一环46和第三环50使第二环48的各个永磁体32稳定,该第二环形状锁合地置入两个环46、50之间。通过对第二环48的通过由铁氧体构成的第一环46形成的屏蔽,排除了由于与在气隙10中的氧气的化学反应而对第二环48的腐蚀。在制造电机2时,预制出环46、48、50的复合件,并且将该复合件安置在未详细示出的芯24和轴22上。因此,环复合件形成了转子6的径向靠外的边界。
第二分组38的每个永磁体32的磁化方向M径向地指向,其中,第二分组38的彼此相邻的永磁体32的磁化方向M的定向各不相同。第一环46和第三环50的径向贴靠在第二分组38的永磁体32上的区域相应于第二分组38的相应的永磁体32地在径向上进行磁化。因此,整个环复合件的磁化方向同样是径向的,其中,在每45°处变换极性。因此,电机2具有八个磁极。
本发明不限于以上所描述的实施例。具体而言,本领域技术人员也可以从中导出本发明的其他变型方案,而不偏离本发明的主题。此外,尤其是所有结合实施例所描述的单个特征也都可以按其他方式彼此组合,而不偏离本发明的主题。
附图标记列表
2 电机
4 旋转轴线
6 转子
8 定子
10 气隙
12 电磁体结构
14 定子叠片组
16 齿
18 槽
20 线圈
22 轴
24 芯
26 叠片组
28 第一凹部
30 第二凹部
32 永磁体
34 永磁体结构
36 第一分组
38 第二分组
40 凸起部
42 混合磁体
44 第三分组
46 第一环
48 第二环
50 第三环
Br1 第一剩磁
Br2 第一剩磁
Br3 第一剩磁
Hcj1 第一磁矫顽场强
Hcj2 第二磁矫顽场强
Hcj3 第三磁矫顽场强
M 磁化方向
T 运行温度
Claims (15)
1.一种电机(2),所述电机包括定子(8)和具有旋转轴线(4)的转子(6),其中,所述定子和所述转子中的一个具有电磁体结构(12),而另一个具有永磁体结构(34),所述永磁体结构包括永磁体(32)的第一分组(36)和永磁体(32)的第二分组(38),其中,在至少是运行温度(T)的情况下,所述第一分组(36)的磁矫顽场强(Hcj1)大于所述第二分组(38)的磁矫顽场强(Hcj2),其中,所述第一分组(36)的永磁体(32)与具有所述电磁体结构(12)的定子(8)或转子(6)的间距小于所述第二分组(38)的永磁体(32)与具有所述电磁体结构(12)的定子(8)或转子(6)的间距,并且所述第一分组(36)的一个永磁体(32)和所述第二分组(38)的一个永磁体(32)分别组合成一个混合磁体(42),所述混合磁体的定向关于所述旋转轴线(4)是径向的,并且其中,混合磁体(42)的磁化方向是切向的,并且其中,相应的混合磁体的第一分组和第二分组的彼此配属的永磁体位于径向的直线上。
2.根据权利要求1所述的电机(2),
其特征在于,
在至少是运行温度(T)的情况下,所述第二分组(38)的剩磁(Br2)大于所述第一分组(36)的剩磁(Br1)。
3.根据权利要求1所述的电机(2),
其特征在于,
每个混合磁体(42)的两个永磁体(32)的磁化方向(M)彼此平行,和/或所述两个永磁体(32)直接机械接触。
4.根据权利要求1或3所述的电机(2),
其特征在于,
所述第一分组和/或第二分组(36、38)的永磁体(32)关于所述旋转轴线(4)的横截面是矩形或者说梯形的。
5.根据权利要求4所述的电机(2),
其特征在于
具有至少两个梯形的永磁体(32),其中,第三分组(44)的一定数量的永磁体(32)布置在所述至少两个梯形的永磁体之间,所述第三分组的磁矫顽场强(Hcj3)和/或剩磁(Br3)与所述第一分组和第二分组(36、38)的磁矫顽场强和/或剩磁不同。
6.根据权利要求1所述的电机(2),
其特征在于,
所述混合磁体(42)布置在叠片组(26)的凹部(28)中。
7.根据权利要求1所述的电机(2),
其特征在于,
所述永磁体结构(34)具有第一环(46)和第二环(48),其中,所述第一环(46)由所述第一分组(36)形成,而所述第二环(48)由所述第二分组(38)形成。
8.根据权利要求7所述的电机(2),
其特征在于,
所述第一环(46)与所述第二环(48)直接机械接触。
9.根据权利要求7或8所述的电机(2),
其特征在于,
借助所述第一环(46)限定出所述转子(6)与所述定子(8)之间的气隙(10)。
10.根据权利要求7所述的电机(2),
其特征在于,
所述永磁体结构(34)具有第三环(50),所述第三环布置在所述第二环(48)的与所述第一环(46)对置的侧上,其中,所述第三环(50)的磁矫顽场强(Hcj3)和/或剩磁(Br3)与所述第一环和第二环(46、48)的磁矫顽场强和/或剩磁不同。
11.根据权利要求7所述的电机(2),
其特征在于,
所述环(46、48、50)具有8至10个磁极,其中,所述环(46、48、50)的磁极分别相对彼此径向地布置。
12.根据权利要求1所述的电机(2),
其特征在于,
所述第一分组(36)由铁氧体、SmCo、(NdDy)FeB构成,和/或所述第二分组(38)由轻稀土元素合金构成。
13.根据权利要求1或2所述的电机(2),
其特征在于,
所述电机(2)是机动车的电动机。
14.根据权利要求1或2所述的电机(2),
其特征在于,
所述第二分组(38)由NdFeB构成。
15.根据权利要求4所述的电机(2),
其特征在于
具有至少两个梯形的永磁体(32),其中,第三分组(44)的与梯形的永磁体的数量对应的数量的永磁体(32)布置在所述至少两个梯形的永磁体之间,所述第三分组的磁矫顽场强(Hcj3)和/或剩磁(Br3)与所述第一分组和第二分组(36、38)的磁矫顽场强和/或剩磁不同。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180102 Termination date: 20211025 |
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