專利名稱：永磁激勵的電動機的制作方法
技術水平本發(fā)明涉及一種永磁激勵的電動機，它具有一個轉子，在轉子的朝向定子內側面的表面上安置了多個永磁體。
例如從US 6,204,587或者DE 3844074 C2中已經知道了一種這樣的永磁激勵的電動機。在這些公開物中所介紹的電動機的轉子在其表面上承載永磁體，其中，分別相鄰的永磁體反向極化。如特別是從DE3844074 C2中所得知的，正好是在高轉速的發(fā)動機中必須采取措施以承受作用在永磁體上的離心力。為此將一個整體的空心圓筒套裝到轉子上，確切地說，空心圓筒的內壁直接貼靠在永磁體上。通過此，永磁體被固定在其在轉子上的位置中，從而達到，即使在轉速很高的情況下永磁體也被可靠地固定。只有當永磁體具有大的壁厚以使它們不能被徑向磁化而是會被側面磁化從而可以取消通過轉子磁性接地時，才真正需要采用這種比較費事的用于固定永磁體的措施。壁厚大的永磁體通常用磁性材料壓制成。但壓制的磁性材料只具有小的機械抗拉強度，這樣就必需進行如從DE 3844074 C2中得知的對永磁體的綁扎。
本發(fā)明的任務是，給出一種開頭所述類型的電動機，在這種電動機中，構成永磁體的磁性材料可以作為一個相對較薄的層直接覆置在轉子表面上。本發(fā)明優(yōu)點該任務通過權利要求1的特征這樣解決在轉子的表面上安置用于永磁體的材料，轉子在其表面上和/或在其內部設置有開口，這些開口被這樣定位和確定尺寸，使得它們不中斷相對于轉子表面徑向定向并且通過轉子形成接地的磁通線。
轉子鐵和磁性材料的熱膨脹系數差別很大，轉子的大的熱容量導致例如通過噴鍍覆置在轉子上的磁性材料快速冷卻。由于該原因，存在著所覆置磁性材料開裂的危險。這種不希望的效果可以通過本發(fā)明措施通過在轉子內加工開口以降低轉子熱容量來避免。因為就是從轉子永磁體沿徑向向轉子與定子之間空氣隙延伸的激勵磁通使可供使用的電動機轉矩提高，所以這些開口被這樣定位，使得它們正好不中斷相對于轉子表面沿徑向的磁通線。
由從屬權利要求中可以得知本發(fā)明的其它有利構造。
由于相對于轉子表面切向或近似切向指向并且通過轉子構成接地的磁通線使得可供使用的轉子轉矩降低，所以這些開口以有利的方式被這樣定位和這樣確定尺寸，使得它們可以中斷這些相對于轉子表面切向或近似切向定向的磁通線。
永磁體以有利的方式用噴涂在轉子表面上的一個樹脂結合的磁性材料層制成。
合理的是，在轉子表面上，在每兩個反向極化的永磁體之間的區(qū)域內引入開口，這些開口沿轉子縱軸線方向延伸。轉子的耐離心力性能可以通過此提高，即，這些開口具有一個燕尾槽形的橫截面。因為開口的燕尾槽形狀使得可以將永磁體楔住，使永磁體不僅可以防止轉動、而且還可以防止徑向運動。
除了在轉子表面內引入的開口外，還可以補充或者僅僅在轉子內部分別在每兩個相鄰反向極化永磁體之間的過渡區(qū)的下面設置至少一個開口，該開口具有相對于轉子縱軸線橫向伸展的縫隙的形狀，該縫隙沿轉子縱軸線方向延伸。轉子內部的開口一方面使得轉子熱容量大大降低，并且它們理想地阻斷相對于轉子表面切向定向的磁通分量。
可以充分利用位于轉子內部的開口，將平衡轉子的不平衡的材料裝入其中。
轉子以有利的方式用分層的鐵片制成。
局部示出的電動機是一個永磁激勵的三相同步電動機或一個無刷直流電機。因此，轉子7在其表面上設置了一層永磁體8、9、10和11。在所示的實施例中，為了實現4個磁極，在轉子7的表面上安置了4個永磁體8、9、10和11，其中，如通過箭頭所示，各彼此相鄰的永磁體在相對于轉子7的表面的徑向上沿相反方向被磁化。這4個永磁體8、9、10、11通過一個直接噴鍍到轉子7表面上的層構成，該層最好用樹脂結合的磁性材料(例如NdFeB)制成并且與定子1的內側面構成一個空氣隙。用鐵制成的轉子7構成用于永磁體8、9、10、11的磁通的磁導軛鐵。
該磁性材料的熱膨脹系數與轉子7的鐵材料的熱膨脹系數差別很大。此外，如果轉子用整體材料制成，則轉子7的熱容量很高。因此，對于噴鍍到轉子7上的磁性材料，由于位于其下面的轉子7的熱容量高導致冷卻太快，因而存在著噴鍍的磁性層裂開的危險。為了防止這一點，通過在轉子7的表面上引入開口12、13、14、15和/或在轉子7的內部引入開口16、17、18、19，使轉子軛鐵的熱容量大大降低。這些開口12至19使轉子材料的熱容量大大降低，通過此可以阻止噴鍍在轉子7上的磁性材料過快地冷卻因而開裂。
在轉子7的表面內制出的開口12，13，14和15沿轉子7的縱軸線方向垂直于圖示平面延伸，位于相鄰的反向極化永磁體8、9、10、11之間的過渡區(qū)的下面。如從“電機和驅動研究所報告”第7卷，VolkerBosch電子換向單軸驅動系統(tǒng)，Shaker出版社，Aachen 2001年，中知道的那樣，這些開口的位置這樣選擇，以使通過它們來中斷相對于轉子表面切向或近似切向定向并且通過轉子構成磁性接地的磁通線。通過此達到，阻斷在轉子7與定子1之間的空氣隙中切向定向的磁通線，這些磁通線減弱電動機的轉矩。相反，相對于轉子7的表面徑向定向的磁通線不應被阻斷，因為它們提高電動機的可供使用的轉矩。按照這些觀點，在轉子7內部引入的同樣沿轉子7縱軸線方向延伸的開口16、17、18、19也被定位在相鄰的反向極化永磁體8、9、10、11之間的過渡區(qū)的下面并且被確定尺寸。
開口16、17、18、19具有相對于轉子縱軸線橫向伸展的縫隙狀橫截面，它們形成對相對于轉子表面切向或近似切向延伸的磁通線的最佳阻斷。代替如在圖中示出的那樣在每兩個相鄰永磁體之間的過渡區(qū)下面只設置一個開口16、17、18、19，也可以在轉子7內引入多個例如在徑向上分級的縫隙狀開口。
進入轉子7表面內的開口12、13、14和15具有一個燕尾槽形的橫截面，通過此提高了轉子7的耐離心力性能，由于開口12、13、14和15的燕尾槽形狀使得可以將永磁體8、9、10和11楔住，因而，它們不僅被防止轉動，而且被防止徑向運動。
在這些特別是在轉子7內部引入的開口16、17、18、19中可以裝入非磁性材料(“平衡膩子”)，以平衡轉子7的不平衡。
權利要求
1.永磁激勵的電動機，它具有一個轉子(7)，在轉子朝向定子(1)內側面的表面上安置多個永磁體(8、9、10、11)，其特征為，轉子(7)在其表面上和/或在其內部設置有開口(12，13，14，15，16，17，18，19)，這些開口被這樣定位和確定尺寸，使得它們不中斷相對于轉子(7)表面徑向定向并且通過轉子(7)形成接地的磁通線。
2.按照權利要求1所述的電動機，其特征為，這些開口(12，13，14，15，16，17，18，19)被這樣定位和確定尺寸，使得它們中斷相對于轉子(7)表面切向或近似切向定向并且通過轉子(7)形成接地的磁通線。
3.按照權利要求1所述的電動機，其特征為，永磁體(8，9，10，11)用一個噴鍍到轉子(7)表面上的樹脂結合磁性材料層制成。
4.按照權利要求1或2所述的電動機，其特征為，在轉子(7)的表面上在每兩個反向極化永磁體(8，9，10，11)之間的區(qū)域內引入開口(12，13，14，15)，這些開口沿轉子(7)縱軸線方向延伸。
5.按照權利要求4所述的電動機，其特征為，這些開口(12，13，14，15)具有燕尾槽形的橫截面。
6.按照權利要求1或2所述的電動機，其特征為，在轉子(7)內部，分別在每兩個相鄰反向極化永磁體(8，9，10，11)之間的一個過渡區(qū)的下面具有至少一個開口(16，17，18，19)，該開口具有相對于轉子(7)縱軸線橫向伸展的縫隙的形狀，該縫隙沿轉子(7)縱軸線方向延伸。
7.按照權利要求1或6所述的電動機，其特征為，在一個或多個位于轉子(7)內部的開口(16，17，18，19)中裝入用于平衡轉子(7)不平衡的材料。
8.按照前面權利要求之一所述的電動機，其特征為，轉子(7)用分層的鐵片制成。
全文摘要
電動機轉子(7)在其表面上和/或在其內部設置有開口(12，13，14，15，16，17，18，19)，這些開口被這樣定位和確定尺寸，使得它們不中斷相對于轉子(7)表面徑向定向并且通過轉子(7)形成接地的磁通線。這些開口將轉子(7)的熱容量降低這樣多，使得可以將一個構成多個永磁體(8，9，10，11)的磁性材料層噴鍍到轉子(7)的表面上。
文檔編號H02K1/27GK1462499SQ02801461
公開日2003年12月17日 申請日期2002年2月27日 優(yōu)先權日2001年7月18日
發(fā)明者福爾克爾·博施 申請人:羅伯特·博施有限公司