優(yōu)化的輻條式轉(zhuǎn)子內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電的機(jī)器的轉(zhuǎn)子，具有轉(zhuǎn)子軸，其沿著軸向延伸，以及基體，其同心地圍繞轉(zhuǎn)子軸布置并且抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在其上，其中，植入永磁體，并且基體具有收集接片，收集接片鄰接在永磁體上，其中，永磁體在其面向轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面上從收集接片突起。本發(fā)明還涉及一種用于電的機(jī)器的尤其是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，具有轉(zhuǎn)子軸，其沿著軸向延伸；以及基體，其同心地圍繞轉(zhuǎn)子軸布置并且抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在其上，其中，基體具有扇形段，扇形段與轉(zhuǎn)子軸間隔，并且在它們之間分別輻條狀地布置一永磁體，并且扇形段與轉(zhuǎn)子軸的間距大于永磁體與轉(zhuǎn)子軸的間距。本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的電的機(jī)器以及一種具有所述電的機(jī)器的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置。
【專利說(shuō)明】?jī)?yōu)化的輻條式轉(zhuǎn)子內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種用于一電的機(jī)器的輻條式轉(zhuǎn)子，具有一可圍繞一轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的 轉(zhuǎn)子軸；一基體，其同心地圍繞所述轉(zhuǎn)子軸布置；以及至少一個(gè)永磁體，其輻條狀地布置在 所述基體的留空部中。本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的輻條式轉(zhuǎn)子的電的機(jī)器以及一 種用于制造根據(jù)本發(fā)明的輻條式轉(zhuǎn)子的方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 電的機(jī)器例如是電動(dòng)馬達(dá)、啟動(dòng)器、發(fā)電機(jī)或輔助驅(qū)動(dòng)裝置例如用于機(jī)動(dòng)車的調(diào) 整驅(qū)動(dòng)裝置。
[0003] 在這些電的機(jī)器中，已知轉(zhuǎn)子或定子為了產(chǎn)生電磁場(chǎng)而設(shè)計(jì)有至少一個(gè)永磁體。 在此情況下永磁體常常例如用在永磁激勵(lì)的伺服馬達(dá)中安置在大多含鐵的基體的留空部 中。
[0004] 公知的是所謂的輻條式轉(zhuǎn)子，其中，所述永磁體輻條狀地，也就是說(shuō)沿著徑向在轉(zhuǎn) 子中延伸。這種輻條式轉(zhuǎn)子例如從專利文獻(xiàn)W0 2009/046549 A2中公開。圖1示出了所述 輻條式轉(zhuǎn)子1的截面圖的一個(gè)截?cái)?。該輻條式轉(zhuǎn)子1布置在一轉(zhuǎn)子軸2上并且具有一帶有 大量留空部的基體3,在所述留空部中輻條狀地布置所述永磁體4,從而一方面沿著所述輻 條式轉(zhuǎn)子1的軸向且另一方面沿著所述輻條式轉(zhuǎn)子的徑向延伸。所述永磁體4沿著切向交 替地被相反地極化，從而沿著所述轉(zhuǎn)子1的圓周方向始終一磁性北極N與一磁性南極S交 替。在運(yùn)行中，如此控制定子(未示出）中的調(diào)整電流，使得獲得一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，其帶動(dòng)所述 輻條式轉(zhuǎn)子1。
[0005] 在其面向所述轉(zhuǎn)子軸2的側(cè)面上，所述基體3具有一緊固環(huán)33。借助于該緊固環(huán) 33,將所述基體3大多固定在所述轉(zhuǎn)子軸2上。在所述緊固環(huán)33上為了緊固每個(gè)永磁體4 分別設(shè)置一保持鼻331，其將所述永磁體4保持在所述留空部中。為了將該側(cè)面上的漏損通 量（Streufluss)保持得盡可能小，設(shè)置氣隙5,并且所述基體3的相反極化的區(qū)域僅經(jīng)由一 窄的縱向接片32與所述緊固環(huán)33和所述保持鼻331連接。此外，在這種輻條式轉(zhuǎn)子1的 情況下在背離所述轉(zhuǎn)子軸2的一側(cè)，常常同樣設(shè)置一窄的連接接片34,其將所述永磁體4徑 向向外地固定住并且這里僅示意性示出。通過(guò)橫截面變窄，引起了將磁通量帶入飽和中并 且朝向所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向。
[0006] 原則上這種輻條式轉(zhuǎn)子1具有一較高的功率密度。但在面向所述轉(zhuǎn)子軸2的以及 背離所述轉(zhuǎn)子軸2的側(cè)面上出現(xiàn)的漏損通量減小了機(jī)器可發(fā)出的功率，因?yàn)樗雎p通量 無(wú)助于在運(yùn)行中發(fā)出的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩或者說(shuō)無(wú)助于所述電的機(jī)器發(fā)出的功率且因此所述電的 機(jī)器的效率減小。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種用于一電的機(jī)器的轉(zhuǎn)子，在該轉(zhuǎn)子中布置永磁體、尤其 是燒結(jié)磁體，如稀土磁鐵，如NdFeB磁鐵(釹鐵硼磁鐵)，其中，所述轉(zhuǎn)子的包含鐵成分的基體 在其磁通量方面是最佳的，從而所述轉(zhuǎn)子中的滲漏損失被最小化，并且所述轉(zhuǎn)子要么具有 一比較高的功率密度以及一改進(jìn)的效率，要么所述磁體體積被最小化，且此外所述輻條式 轉(zhuǎn)子可成本低廉地制造。
[0008] 該任務(wù)利用一種用于一電的機(jī)器的轉(zhuǎn)子解決，該轉(zhuǎn)子包括一轉(zhuǎn)子軸，其在軸向上 沿著一轉(zhuǎn)子軸線延伸；并且該轉(zhuǎn)子包括一基體，所述基體同心地圍繞所述轉(zhuǎn)子軸布置并且 抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在其上。在所述轉(zhuǎn)子的基體中植入永磁體。此外，所述基體具有收集接 片，其鄰接在所述永磁體上，并且其設(shè)置用于收集有用的磁通量。所述轉(zhuǎn)子的特征在于，所 述永磁體在其面向所述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面上從所述收集接片突起。
[0009] 已經(jīng)證明的是，朝所述轉(zhuǎn)子軸流出的漏損磁通量在從所述收集接片伸出的永磁體 的情況下比在不從所述收集接片伸出的永磁體的情況下更小。由于該更小的漏損通量，具 有這種轉(zhuǎn)子的電的機(jī)器的功率密度比一常規(guī)的電的機(jī)器的功率密度更大。因此，根據(jù)本發(fā) 明的轉(zhuǎn)子在其功率密度方面可最優(yōu)化，和/或所述永磁體的大小和重量和/或所述轉(zhuǎn)子的 大小在相同的功率密度的情況下可減小。
[0010] 所述基體優(yōu)選由一種具有一磁導(dǎo)率h的順磁材料制成，該磁導(dǎo)率比1大很多且 因此磁通量較好地傳導(dǎo)，例如由一含鐵的且尤其是由一軟磁性的材料制成。為此，優(yōu)選使用 一電工板材（Elektroblech)，也叫做Trafo板材。
[〇〇11] 還優(yōu)選的是，所述基體由大量的疊片作為疊片包制成。所述疊片例如通過(guò)沖壓打 包來(lái)接合成疊片包，其中，所述疊片例如借助于打孔釘或其它形式相互連接。這種板材包具 有如下優(yōu)點(diǎn)，即其不是必須要利用切削剝除的方法來(lái)再加工，且此外在使用絕緣的電工板 材的情況下減小了漩流的形成。
[0012] 在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述基體也可由大量的疊片在不具有沖壓打包的情 況下制造，只要所述基體利用一套筒固定在所述轉(zhuǎn)子軸上。為此，可以預(yù)制所述套筒，或者 基體、永磁體和轉(zhuǎn)子軸借助于一可硬化的介質(zhì)相互接合，例如借助于熱塑性塑料或熱固性 塑料。
[0013] 此外，一種實(shí)施方式是優(yōu)選的，其中，所述基體由一實(shí)心材料或至少部分地由一實(shí) 心材料制成。
[0014] 優(yōu)選所述永磁體輻條狀地布置在所述基體中。在本發(fā)明的意義中，輻條狀地布置 一永磁體，其平行于一虛擬的平面延伸，該平面通過(guò)一徑向地從所述轉(zhuǎn)子軸出發(fā)的線以及 一平行于所述轉(zhuǎn)子軸延伸的線撐開。
[0015] 在同樣解決所述任務(wù)的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)子包括所述轉(zhuǎn)子軸，其 沿著一軸向延伸；以及所述基體，其同心地圍繞所述轉(zhuǎn)子軸布置并且抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在 其上，其中，所述基體具有扇形段，所述扇形段與所述轉(zhuǎn)子軸間隔，并且在它們之間分別輻 條狀地布置一永磁體，并且所述扇形段與所述轉(zhuǎn)子軸的間距大于所述永磁體與所述轉(zhuǎn)子軸 的間距。
[0016] 在所述轉(zhuǎn)子的該實(shí)施方式中，所述永磁體從所述扇形段伸出。這里也已證明的是， 少量的漏損磁通量朝所述轉(zhuǎn)子軸流出，從而一具有該實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的電的機(jī)器的功率密 度也相比于一常規(guī)的電的機(jī)器增大。
[0017] 優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)子也具有收集接片，此外所述收集接片優(yōu)選設(shè)置在所述扇形段 的面向所述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面上。優(yōu)選它們分別布置在所述永磁體的兩側(cè)。所述收集接片與所 述轉(zhuǎn)子軸的間距優(yōu)選如此測(cè)定，使得所述永磁體被所述基體或者說(shuō)被所述扇形段如此地圍 住，使得在所述轉(zhuǎn)子的運(yùn)行中不出現(xiàn)所述永磁體的退磁，其中，所述永磁體與所述轉(zhuǎn)子軸的 間距在每個(gè)公差位置中小于所述收集接片與所述轉(zhuǎn)子軸的間距。
[0018] 在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述收集接片構(gòu)造成大致V形。在此情況下，不僅可以 考慮一尖銳的V形狀，也可以考慮一削平的V形狀，還可以考慮一倒圓的V形狀或彎曲的形 狀。
[0019] 為了將所述基體或者說(shuō)其扇形段緊固在所述轉(zhuǎn)子軸上，優(yōu)選一種實(shí)施方式，其中， 所述基體具有一緊固環(huán)，其布置在所述基體的面向所述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面上。但所述緊固也可 以替選地或附加地借助于一套筒實(shí)現(xiàn)。
[0020] 這種具有緊固環(huán)的基體的扇形段優(yōu)選至少部分地借助于縱向接片與所述緊固環(huán) 連接。因此所述縱向接片布置在所述扇形段的面向所述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面上。優(yōu)選其設(shè)置在所 述收集接片之間。
[0021] 替選于或附加于所述縱向接片，所述扇形段中的至少幾個(gè)或所有的扇形段也可以 借助于連接接片相互連接。所述連接接片優(yōu)選布置在所述扇形段的背離所述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面 上。此外，由于所述永磁體布置在所述扇形段之間，所述連接接片將所述永磁體沿著所述轉(zhuǎn) 子的徑向固定住。如果在所述扇形段之間不設(shè)置連接接片，則優(yōu)選的是，在所述扇形段上布 置用于將所述永磁體沿著徑向固定住的保持接片。
[0022] 在所述基體的具有緊固環(huán)和縱向接片的實(shí)施方式中，所述漏損通量的至少一部分 經(jīng)由所述縱向接片向所述轉(zhuǎn)子軸流出。優(yōu)選的是，將所述縱向接片的寬度最小化，用以使經(jīng) 過(guò)所述縱向接片流出的漏損通量最小化。
[0023] 所述永磁體布置在所述基體的留空部中或者說(shuō)布置在所述扇形段之間。所述留空 部?jī)?yōu)選設(shè)置得盡可能大。由此一方面可以將每個(gè)永磁體容易地接合帶其留空部中。此外優(yōu) 選的是，在將所述永磁體接合到所述留空部中之后，在所述扇形段及所述永磁體的面向所 述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面與所述轉(zhuǎn)子軸或者說(shuō)所述緊固環(huán)之間剩余一空間。所剩余的所述留空部的 空間優(yōu)選以一不傳導(dǎo)的材料、尤其是以空氣或塑料填充。由于所剩余的空間以不傳導(dǎo)的材 料填充，因此經(jīng)過(guò)所述空間流出的漏損通量特別小。
[0024] 為了緊固所述永磁體優(yōu)選設(shè)置夾緊器具，其特別優(yōu)選分別布置在所剩余的空間 中。所述夾緊器具優(yōu)選彈性地和/或塑性地構(gòu)造，特別優(yōu)選構(gòu)造成彈簧。在一種優(yōu)選的實(shí) 施方式中，所述夾緊器具由一不傳導(dǎo)的材料制成，例如由塑料制成。同樣優(yōu)選其由彈簧鋼制 成。
[0025] 在所述永磁體與所述轉(zhuǎn)子軸的間距以及所述扇形段或者說(shuō)所述收集接片與所述 轉(zhuǎn)子軸的間距之間的間距差是所述超出高度，所述永磁體在其面向所述轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面上以 所述超出高度從所述扇形段或者說(shuō)所述收集接片伸出。
[0026] 優(yōu)選的是，針對(duì)所述超出高度與所述縱向接片的長(zhǎng)度的比適用：
【權(quán)利要求】
1. 用于一電的機(jī)器的轉(zhuǎn)子（1)，具有一轉(zhuǎn)子軸（21)，其沿著一軸向（2)延伸；以及一基 體（3)，其同心地圍繞所述轉(zhuǎn)子軸（2)布置并且抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在所述轉(zhuǎn)子軸上，其中， 在所述基體（3)中植入永磁體（4)，并且所述基體（3)具有收集接片（321)，所述收集接片鄰 接在所述永磁體（4)上， 其特征在于， 所述永磁體（4)在其面向所述轉(zhuǎn)子軸（2)的側(cè)面41上從所述收集接片（321)突起。
2. 按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子（1 )，其特征在于，所述永磁體（4)輻條狀地布置在所述 基體（3)中。
3. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1 )，其特征在于，所述收集接片（321)設(shè)置在所 述永磁體（4)的兩側(cè)和/或所述收集接片（321)是V形地構(gòu)造的。
4. 用于一電的機(jī)器的轉(zhuǎn)子（1)，尤其是按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，具有 一轉(zhuǎn)子軸（21)，其沿著一軸向（2)延伸；以及一基體（3)，其同心地圍繞所述轉(zhuǎn)子軸（2)布置 并且抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在所述轉(zhuǎn)子軸上，其中，所述基體（3)具有扇形段（31)，所述扇形段 與所述轉(zhuǎn)子軸（2)間隔，并且在它們之間輻條狀地布置一永磁體（4)， 其特征在于， 所述扇形段（31)與所述轉(zhuǎn)子軸（2)的間距（310)大于所述永磁體（4)與所述轉(zhuǎn)子軸 (2)的間距（40)。
5. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1)，其特征在于，所述基體（3)包括一緊固環(huán) (33)，所述緊固環(huán)布置在所述基體（3)的面向所述轉(zhuǎn)子軸（2)的側(cè)面（41)上。
6. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1)，其特征在于，所述扇形段（31)中的至少幾 個(gè)扇形段借助于縱向接片（32)與所述緊固環(huán)（33)連接。
7. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1 )，其特征在于，所述縱向接片（32)布置在所 述收集接片（321)之間。
8. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1)，其特征在于，在所述扇形段（31)上沿著一 徑向（21)設(shè)置用于固定所述永磁體（4)的保持接片（35)，和/或所述扇形段（31)中的至少 幾個(gè)扇形段借助于連接接片（34 )相互連接。
9. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1)，其特征在于，在所述扇形段（31)及所述永 磁體（4)在面向所述轉(zhuǎn)子軸（2)的側(cè)面（41)上與所述轉(zhuǎn)子軸（2)或所述緊固環(huán)（33)之間 設(shè)置一空間（5)，所述空間利用一不傳導(dǎo)的材料、尤其是利用空氣或塑料來(lái)填充。
10. 按照前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子（1 )，其特征在于，
其中： ΛΗ :所述永磁體（4)的超出高度（314); Hst:所述縱向接片（32)的長(zhǎng)度； HM :所述永磁體（4)沿著徑向（21)的高度。
11. 電的機(jī)器，尤其是電動(dòng)馬達(dá)，具有按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子（1)，其 中，所述電動(dòng)馬達(dá)優(yōu)選是機(jī)動(dòng)車中的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置的組成部分。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK104067482SQ201280050112
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】N.庫(kù)普克, K.古特曼, A.諾伊鮑爾, B.諾門森 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司