本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)特別是同步電動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及這種電機(jī)的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明涉及使用磁通集聚的永磁體轉(zhuǎn)子。借助于磁通集聚，在氣隙中獲得的感應(yīng)比磁體中的感應(yīng)更大。

背景技術(shù)：

永磁體轉(zhuǎn)子包括其中容置有永磁體的轉(zhuǎn)子磁塊，所述永磁體插入在通常徑向定向的腔室中。

在已知的轉(zhuǎn)子中，為了在氣隙中獲得足夠的感應(yīng)水平并具有緊湊的電機(jī)，可能有必要使用具有高能量密度并因此昂貴的磁體。具體地，這樣的磁體由稀土制造。

在其它電機(jī)中，使用每單位體積低能量較低的磁體，所述磁體由鐵氧體制成，但這種電機(jī)具有下述缺點(diǎn)：需要高極性或轉(zhuǎn)子具有非常大的直徑以在氣隙中獲得與每單位體積能量較高的磁體所獲得的感應(yīng)水平相當(dāng)?shù)母袘?yīng)水平。高極性的電機(jī)需要高頻率，并因此造成電動(dòng)機(jī)中呈鐵損形式和在逆變器中呈開(kāi)關(guān)損耗形式的較大損失。因而具有高極性并磁體能量密度低的這種電機(jī)用在速度受限的場(chǎng)合。

還已知包括非徑向永磁體的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中非徑向永磁體例如呈V形或U形布置在腔室中，該腔室可以成排布置，由磁性材料橋部分離開(kāi)。

這些橋部的存在可能會(huì)導(dǎo)致磁漏，這會(huì)對(duì)生成的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生不利影響。當(dāng)使用低能量磁體時(shí)這個(gè)問(wèn)題可能更顯著。

因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子使得不能夠提供下述電機(jī)：所述電機(jī)具有相對(duì)較低的極數(shù)，例如少于八個(gè)或甚至六個(gè)極，所述電機(jī)有效地利用磁體、尤其是由鐵氧體制成和/或具有低能量密度的磁體，并具有足夠的電磁轉(zhuǎn)矩。

因此，需要旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子以下益處：允許更有效地使用磁體，尤其是由鐵氧體制成和/或具有低能量密度的磁體，并且可選地，極數(shù)不必高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在滿(mǎn)足這種需要中的所有需要或部分需要，并且根據(jù)本發(fā)明的各方面中的一個(gè)方面、借助于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)上述需要，該轉(zhuǎn)子包括：轉(zhuǎn)子磁塊和限定轉(zhuǎn)子的磁極的至少兩個(gè)永磁體，兩個(gè)永磁體在所述磁極的徑向軸線(xiàn)Y的兩側(cè)布置在共同的腔室中，共同的腔室形成在轉(zhuǎn)子磁塊中，并且磁極的徑向軸線(xiàn)Y穿過(guò)該共同的腔室。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，兩個(gè)永磁體各自完全布置在磁極的徑向軸線(xiàn)的相同一側(cè)。

由于兩個(gè)永磁體布置在共同的腔室中，因此轉(zhuǎn)子不具有在這兩個(gè)磁體之間的并將磁體的磁通短路的磁性材料橋部，所以磁泄漏由此可以減小。

術(shù)語(yǔ)“磁極的徑向軸線(xiàn)”指的是磁極的徑向——也就是說(shuō)沿著轉(zhuǎn)子的半徑——定向的軸線(xiàn)Y。磁極的徑向軸線(xiàn)可以是磁極的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)。該徑向軸線(xiàn)可以與磁極的頂點(diǎn)相交。

腔室可以是U形的或V形的。

對(duì)于同一個(gè)磁極而言，轉(zhuǎn)子可以包括至少兩個(gè)腔室，其中一個(gè)腔室的側(cè)向分支與另一腔室的側(cè)向分支平行。

腔室還可以包括連接兩個(gè)側(cè)向分支的中央分支，對(duì)于所述中央分支而言可以不具有磁體。中央分支可以呈弧形，弧形的中心在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上。轉(zhuǎn)子可以包括另一V形腔室。

轉(zhuǎn)子可以包括至少一個(gè)間隔件，所述至少一個(gè)間隔件設(shè)置在腔室中并位于兩個(gè)永磁體之間。間隔件的存在使得能夠確保腔室的開(kāi)口在兩個(gè)永磁體之間，并可以避免腔室的壁在操作期間出現(xiàn)的機(jī)械力的作用下朝向彼此移動(dòng)的情況。因此，可以改善轉(zhuǎn)子的機(jī)械完整性并且改善扭矩傳遞，特別是在較高旋轉(zhuǎn)速度的情況下，例如在轉(zhuǎn)子的圓周速度(在轉(zhuǎn)子的外徑處測(cè)量到的切向速度)大于70米/秒的情況下，這是有用的。該間隔件也可能使得能夠提高轉(zhuǎn)子的對(duì)中或盡量減少不平衡的使用。

間隔件可以布置在磁極的徑向軸線(xiàn)Y上。

間隔件可以與磁體接觸，或者相反，不與磁體接觸。

間隔件是無(wú)磁性的。因此，間隔件的存在無(wú)助于磁通的通過(guò)。

間隔件的橫截面的整體形狀可以選自以下列表：圓形、多邊形、正方形、矩形、梯形，此列表并非限制性的。間隔件可沿平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的縱向軸線(xiàn)延伸。

間隔件可以包括一個(gè)或更多個(gè)縱向槽，例如彼此背離的兩個(gè)槽。間隔件可以特別地包括兩個(gè)縱向槽，所述兩個(gè)縱向槽被布置成在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行并與對(duì)應(yīng)磁極的徑向軸線(xiàn)垂直的分離平面的每一側(cè)上有一個(gè)槽。分離平面可以是或者不是間隔件的對(duì)稱(chēng)平面。這些槽——其與轉(zhuǎn)子的磁塊上的對(duì)應(yīng)凸起配合——的存在使得可以確保間隔件楔在腔室中，并可以避免隔離件在離心力的作用下的任何移位。

間隔件，更具體地，開(kāi)有槽的間隔件，可以被容納在腔室的中央分支中，特別是在中央弧形分支——其中心位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上——中。間隔件可以以從所述腔室的側(cè)向分支向后退的方式布置。

轉(zhuǎn)子磁塊可以包括至少一個(gè)極部件，極部件通過(guò)切向橋部連接至磁塊的剩余部分，其中，切向橋部形成在腔室的兩個(gè)端部中的每個(gè)端部與轉(zhuǎn)子的徑向外表面之間。

對(duì)于轉(zhuǎn)子而言，可以不具有除切向材料橋部之外的任何材料橋部。術(shù)語(yǔ)“切向橋部”表示形成在腔室與氣隙之間的材料橋部。在這種情況下，轉(zhuǎn)子不具有上述徑向橋部。這可以實(shí)現(xiàn)在電磁性能方面的相當(dāng)大的改進(jìn)。

腔室的磁體可以以從對(duì)應(yīng)的切向橋部向后退的方式布置，并且可以不與對(duì)應(yīng)的切向橋部接觸。

兩個(gè)永磁體之間不存在徑向磁橋部可以降低轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度。如果旋轉(zhuǎn)速度足夠低，例如在轉(zhuǎn)子的圓周速度小于70m/s時(shí)，則切向橋部的存在可以足以確保轉(zhuǎn)子的凝聚力。

轉(zhuǎn)子磁塊可以包括至少一個(gè)與轉(zhuǎn)子磁塊的剩余部分獨(dú)立的極部件。術(shù)語(yǔ)“獨(dú)立”應(yīng)當(dāng)被理解為意味著極部件不與疊片的剩余部分形成一個(gè)件。因此，在這種情況下，轉(zhuǎn)子塊不具有如以上限定的切向橋部。極部件可以通過(guò)任何其他方式、特別通過(guò)增加的裝置被保持固定至轉(zhuǎn)子塊，例如通過(guò)縱向拉桿被保持固定至轉(zhuǎn)子塊，其中，縱向拉桿穿過(guò)極部件并且緊固至轉(zhuǎn)子的一個(gè)或更多個(gè)端板。

轉(zhuǎn)子還可以包括至少一個(gè)用于保持極部件的拉桿。拉桿可以構(gòu)造成穿過(guò)極部件并且緊固至轉(zhuǎn)子的一個(gè)或更多個(gè)端板。

轉(zhuǎn)子可以包括至少一個(gè)端板，甚至兩個(gè)端板，如果需要的話(huà)，間隔件和可能的拉桿可以緊固至至少一個(gè)端板。轉(zhuǎn)子還可以包括一個(gè)或更多個(gè)中間板，所述一個(gè)或更多個(gè)中間板布置在磁塊中，也就是說(shuō)，布置在轉(zhuǎn)子磁塊的成疊的磁疊片中。

永磁體排

永磁體可以成同心排地布置，特別地成兩個(gè)同心排布置，例如每個(gè)磁體均布置在由該排中的所有磁體共用的腔室中。所述排各自可以是V形的或U形的。術(shù)語(yǔ)“排”表示一系列至少兩個(gè)永磁體。排在任何情況下并不一定是線(xiàn)性的。替代地，排可以是U形的或V形的。

呈若干同心排的布置使得能夠提高磁通的集聚性，而并非必須增大腔室的尺寸或增大為獲得相等的磁通所需的永磁體的數(shù)量。

磁體成排的布置使得能夠在電機(jī)的每個(gè)磁極中獲得高凸極性。因此電機(jī)是具有高凸極扭矩的電動(dòng)機(jī)，也被稱(chēng)為同步磁阻電動(dòng)機(jī)。術(shù)語(yǔ)“磁極的凸極性”意味著磁阻在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間沿著氣隙中的磁極變化。

在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，永磁體布置成朝向氣隙定向的V形。對(duì)于同一個(gè)磁極而言，永磁體排因此包括兩個(gè)側(cè)向分支并且不具有中央分支。側(cè)向分支的磁體在這種情況下布置在腔室的側(cè)向分支中。腔室可以是U形的，其中中央分支在這種情況下不具有磁體。

同一個(gè)磁極的V形同心地布置；換句話(huà)說(shuō)，同一個(gè)磁極的V形彼此嵌套。

V形朝向氣隙定向。術(shù)語(yǔ)“朝向氣隙定向的V形”指的是V形朝向氣隙的方向打開(kāi)。V形的每個(gè)側(cè)向分支可以通過(guò)單個(gè)永磁體形成。在變型中，V形的每個(gè)側(cè)向分支均通過(guò)多于一個(gè)的永磁體形成，特別地例如兩個(gè)磁體形成V形的每個(gè)分支。磁體的這種分段可以使得能夠改善轉(zhuǎn)子塊中的磁通的流通和/或能夠引入橋部以便加強(qiáng)橋部。

V形的分支可以由若干個(gè)磁體、例如兩個(gè)磁體形成。V形的分支中的兩個(gè)磁體可以對(duì)齊。在變型中，形成V形的分支的一個(gè)或多個(gè)磁體各自可以沿著軸線(xiàn)延伸，兩條軸線(xiàn)彼此之間形成角度α。這個(gè)角度α可以在0°與45°之間。

至少一個(gè)永磁體排可以不具有中央磁體，或者所有磁極排不具有中央磁體。術(shù)語(yǔ)“中央磁體”指布置在對(duì)應(yīng)磁極的徑向軸線(xiàn)上的磁體。因此，在一個(gè)變型實(shí)施方式中，所述排僅包括各自完全布置在對(duì)應(yīng)磁極的縱向軸線(xiàn)的一側(cè)上的永磁體。

共用的永磁體

永磁體可以限定轉(zhuǎn)子的磁極，即第一磁極和與第一磁極相鄰的第二磁極，第一磁極和第二磁極具有不同的極性，第一磁極專(zhuān)用的永磁體僅提供第一磁極的極性并且至少一個(gè)共用的永磁體部分地提供第一磁極的極性，并且部分地提供第二磁極的極性。

在該實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子包括在兩個(gè)連續(xù)的磁極之間共用的至少一個(gè)永磁體。術(shù)語(yǔ)“共用的永磁體”指的是共用于限定轉(zhuǎn)子的兩個(gè)連續(xù)磁極的一個(gè)永磁體。該磁體因此可以布置在磁極間軸線(xiàn)上。限定所述第一磁極的至少一個(gè)永磁體還限定轉(zhuǎn)子的與第一磁極相鄰的第二磁極。兩個(gè)連續(xù)的磁極之間的界線(xiàn)穿過(guò)至少一個(gè)永磁體。

當(dāng)永磁體成排布置時(shí)，轉(zhuǎn)子的第一磁極可以通過(guò)至少一個(gè)第一專(zhuān)用永磁體排限定并通過(guò)至少一個(gè)第二共用永磁體排限定，所述第二排還至少部分地限定轉(zhuǎn)子的與第一磁極相鄰的第二磁極。

換句話(huà)說(shuō)，第二永磁體排同時(shí)限定轉(zhuǎn)子的兩個(gè)連續(xù)的磁極——第二永磁體排位于這兩個(gè)連續(xù)的磁極之間——中的每個(gè)磁極。共用的永磁體屬于第二永磁體排。

此外，在這種情況下，每個(gè)磁極均可以被認(rèn)為是由非整數(shù)排來(lái)限定，非整數(shù)等于第一排的數(shù)目加一半；換句話(huà)說(shuō)，由于第二排中的磁體同時(shí)用于限定所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)連續(xù)的磁極，所以第二排的一半限定所述磁極。

因此，對(duì)于轉(zhuǎn)子的給定直徑而言，每個(gè)磁極的排數(shù)可能會(huì)更多，以使得在相同體積的情況下、永磁體的總數(shù)量可以更大。

另外，凸極比可由此增加，是因?yàn)樵趦蓚€(gè)連續(xù)的磁極之間共用的磁體可以對(duì)直軸磁通的流通形成阻擋物而不會(huì)影響橫軸磁通。對(duì)于數(shù)量相同的永磁體，電動(dòng)勢(shì)可能更大并且諧波更少，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)磁極間軸線(xiàn)上的零點(diǎn)的感應(yīng)通路在角度上更加受到限制。

憑借磁體在轉(zhuǎn)子塊中的布置，即使轉(zhuǎn)子的極數(shù)相對(duì)較低、例如小于6，即使并不一定使用每單位體積能量較高的磁體、比如由稀土制成的磁體，而是使用每單位體積能量較低的磁體、例如由鐵氧體制成的磁體，仍能在氣隙中獲得足夠的感應(yīng)水平。轉(zhuǎn)子的成本可因此降低。此外，如果應(yīng)用需要，則可以降低轉(zhuǎn)子的極數(shù)。具體地，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子使得能夠在不增加極數(shù)并且通過(guò)使用低能量密度的磁體的情況下提高氣隙中的感應(yīng)水平。

永磁體

永磁體優(yōu)選地具有矩形形狀的橫截面。在變型中，在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的橫截面中測(cè)量到的磁體的寬度可以在面向氣隙時(shí)縮小。永磁體可以具有整體上為梯形形狀的橫截面。在另一變型中，磁體可以具有例如呈環(huán)形部段形式的彎曲橫截面。

永磁體可以具有4mm與20mm之間的寬度。第一排中的至少一個(gè)磁體、或者第一排中的至少一半磁體、或者第一排中的所有磁體可以具有大于4mm的寬度，更佳地是大于8mm或大于12mm的寬度。

第二永磁體排中的一個(gè)或多個(gè)磁體可以與第一排中的磁體一樣寬，或者，在變型中，具有不同的寬度，特別是更大的寬度。因此，至少一個(gè)共用永磁體的橫截面可以比專(zhuān)用永磁體的橫截面寬，例如是專(zhuān)用永磁體的兩倍寬。這種構(gòu)型可以使得能夠盡量減小、或者更好地，消除兩個(gè)相鄰磁極之間的磁通的任何流通、特別是直軸磁通的任何流通而不影響橫軸磁通，從而降低了諧波含量。從而可以提高效率。此外，材料橋部、特別是徑向橋部的數(shù)目可以因此減少，以使得電磁轉(zhuǎn)矩被提高。

第一磁極可以包括單個(gè)第一排，或轉(zhuǎn)子的磁極中的每個(gè)磁極均可以包括單個(gè)第一排。

在變型中，所述第一磁極可以包括至少兩個(gè)第一排，或者轉(zhuǎn)子的磁極中的每個(gè)磁極均可以包括至少兩個(gè)第一排，特別是兩個(gè)或三個(gè)，或甚至更多個(gè)第一排。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一磁極包括兩個(gè)第一排。轉(zhuǎn)子的磁極中的每個(gè)磁極均可以包括兩個(gè)第一排。

轉(zhuǎn)子的磁極的數(shù)目可以在2與12之間，更好地在4與10之間。轉(zhuǎn)子的磁極的數(shù)目可以小于或等于8，或者小于或等于6，例如等于4或6。

永磁體可以由鐵氧體或稀土或任何其他類(lèi)型的磁性材料制成。永磁體特別地可以至少部分地由鐵氧體制成。例如對(duì)于永磁體而言可以不含有稀土，或者至少含有質(zhì)量小于50％的稀土。磁體的布置使得能夠通過(guò)鐵氧體磁體來(lái)集聚磁體的磁通，并獲得有利性能。

腔室

腔室可以具有總體上為矩形形狀的橫截面。至少一個(gè)腔室的橫截面可以沿著比相應(yīng)磁體的徑向長(zhǎng)度大的長(zhǎng)度徑向延伸。腔室的橫截面的形狀可以進(jìn)行選擇以?xún)?yōu)化氣隙中的感應(yīng)波形。通過(guò)舉例的方式，腔室的至少一個(gè)端部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的橫截面可以具有矩形形狀、三角形形狀或彎曲形狀。

排的長(zhǎng)度可以朝氣隙的方向減小，最長(zhǎng)的排靠近旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)并且最短的排接近氣隙。

成排的腔室和/或永磁體的布置優(yōu)選地相對(duì)于磁極的徑向軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。

在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)垂直的平面中，腔室的沿著其縱向軸線(xiàn)的寬度可以是恒定的或可變的。

轉(zhuǎn)子塊及軸

轉(zhuǎn)子可以包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)延伸的軸，所述軸上布置有轉(zhuǎn)子磁塊。軸可以由磁性材料制成，有利地使得能夠降低轉(zhuǎn)子塊飽和的風(fēng)險(xiǎn)，并且使得能夠提高轉(zhuǎn)子的電磁性能。軸可以包括與轉(zhuǎn)子塊相接觸的磁性套管，該套管安裝在磁性或非磁性主軸上。

在一變型中，轉(zhuǎn)子可以包括其上布置有轉(zhuǎn)子塊的非磁性軸。該軸例如至少部分可以由選自如下列表的材料制成但不限于此：鋼、不銹鋼、鈦或任何其它非磁性材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，例如在沒(méi)有中間環(huán)圈的情況下，轉(zhuǎn)子塊可以直接布置在非磁性軸上。在一變型中，特別地在軸不是非磁性的情況下，轉(zhuǎn)子可以包括環(huán)圈，環(huán)圈圍繞轉(zhuǎn)子的軸且抵靠轉(zhuǎn)子的軸。

轉(zhuǎn)子塊沿著旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)延伸并且圍繞軸布置。軸可以包括用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子塊旋轉(zhuǎn)的扭矩傳遞裝置。

轉(zhuǎn)子塊可以由一疊磁性疊片層形成。一疊磁性疊片層可以包括一疊如下磁性疊片：每個(gè)疊片為一個(gè)部件，每個(gè)疊片形成一疊中的一層。

疊片可以包括通過(guò)切向材料橋部而被連接的一系列部段。

每個(gè)轉(zhuǎn)子疊片例如由厚度例如為0.1mm至1.5mm的磁性鋼片切割而成。在疊片被組裝成疊之前，疊片在其相反的表面上可以涂覆有電絕緣漆。也可以通過(guò)對(duì)疊片進(jìn)行熱處理來(lái)實(shí)現(xiàn)絕緣效果。

在一變型中，轉(zhuǎn)子塊可以包括組裝在轉(zhuǎn)子的軸上的多個(gè)極部件，在該情況下，轉(zhuǎn)子的軸優(yōu)選地是非磁性的。組裝可以通過(guò)電機(jī)的軸上的榫狀件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者在一變型中通過(guò)如上所述的拉桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)極部件可以包括一疊磁性疊片。

腔室的分布有利地為規(guī)則且對(duì)稱(chēng)的，這使得在轉(zhuǎn)子塊由轉(zhuǎn)子疊片層疊制成的情況下，容易切割出轉(zhuǎn)子疊片并且有助于切割完畢之后的機(jī)械穩(wěn)定性。

腔室的數(shù)目和磁體的數(shù)目取決于轉(zhuǎn)子的極性。轉(zhuǎn)子塊可以包括任意數(shù)目的腔室，例如4個(gè)與96個(gè)之間的腔室，更優(yōu)選地8個(gè)與40個(gè)之間的腔室，或者甚至12個(gè)與32個(gè)之間的腔室。

磁體可以嵌置在轉(zhuǎn)子塊中。換言之，磁體由磁性疊片的位于氣隙處的部分覆蓋。轉(zhuǎn)子的位于氣隙處的表面可以完全由磁性疊片的邊緣限定而不是由磁體限定。因此，腔室并不沿徑向通向外部。

轉(zhuǎn)子塊可以包括一個(gè)或更多個(gè)孔以便減輕轉(zhuǎn)子的重量、使得轉(zhuǎn)子能夠平衡、或者以便組裝制成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子疊片。孔可以允許將疊片穩(wěn)固地保持在一起的拉桿穿過(guò)。

疊片可以彼此卡扣緊固。

腔室可以至少部分地填充有非磁性合成材料。該材料可以將磁體在腔室中鎖定就位和/或增大成組的疊片的凝聚力。

根據(jù)需要，轉(zhuǎn)子塊可以包括有助于將磁體正確定位——特別地沿徑向方向正確地定位——的一個(gè)或更多個(gè)突起。

轉(zhuǎn)子塊可以具有圓形或多葉狀外輪廓，多葉狀形狀可能有助于例如減小扭矩波動(dòng)或者電流諧波或電壓諧波。

可以借助或者可以不借助懸掛件(overhang)來(lái)安裝轉(zhuǎn)子。

轉(zhuǎn)子可以由在軸向方向上對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)轉(zhuǎn)子部件制成，例如可以由三個(gè)部件制成。每個(gè)部件可以相對(duì)于相鄰的部件成角度地偏移(已知為“步進(jìn)偏斜”)。

電機(jī)和定子

本發(fā)明的另一主題是一種包括如上所定義的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如同步電動(dòng)機(jī)或同步發(fā)電機(jī)。該電機(jī)可以是磁阻電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)可以構(gòu)成同步電動(dòng)機(jī)。

電機(jī)可以以額定圓周速度(在轉(zhuǎn)子的外徑處測(cè)量到的切向速度)運(yùn)轉(zhuǎn)，額定圓周速度可以大于或等于100米每秒。因此，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)根據(jù)需要允許以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，具有100mm直徑的轉(zhuǎn)子可以以每分鐘20000轉(zhuǎn)的速度相當(dāng)安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。

電機(jī)可以具有相對(duì)較大的尺寸。轉(zhuǎn)子的直徑可以大于50mm，更好地是大于80mm，例如在80mm至500mm之間。

轉(zhuǎn)子可以是內(nèi)轉(zhuǎn)子或外轉(zhuǎn)子。

該電機(jī)還可以包括定子，定子可以具有集中式或分布式的繞組。電機(jī)可特別地包括具有分布式繞組的定子，特別是在轉(zhuǎn)子的極數(shù)小于8時(shí)。在變型中，定子可以纏繞在齒上。

定子可以包括用于接納繞組的槽，所述槽在氣隙側(cè)封閉，然而在與所述氣隙相反的一側(cè)敞開(kāi)。此外，該定子可以包括菱形槽，并且這使得可以改善槽的填充，因此提高電磁性能。最后，可以使用具有扁平橫截面的呈平坦的形式的線(xiàn)，以相對(duì)于槽的橫截面的有效面積增大銅的面積。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀本發(fā)明的非限制性示例性實(shí)施方式的以下詳細(xì)的描述并且通過(guò)研究附圖，可以更好地理解本發(fā)明，其中，在附圖中：

-圖1示意性地且部分地示出了貫穿根據(jù)本發(fā)明制造的轉(zhuǎn)子而截取的截面圖；

-圖2示出了材料橋部的存在或不存在的情況下所生成的扭矩的變化；

-圖3至圖6為與圖1類(lèi)似的視圖，示出了變型實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

圖1示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，旋轉(zhuǎn)電機(jī)10包括轉(zhuǎn)子1和定子2。

定子2包括例如分布式的繞組22。繞組22包括朝向氣隙敞開(kāi)的槽21，繞組22的電導(dǎo)體布置在所述槽中。在同步電動(dòng)機(jī)的情況下，定子使得能夠產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并且在交流發(fā)電機(jī)的情況下，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能夠在定子的繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。

圖1中示出的轉(zhuǎn)子1包括沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)X軸向延伸的轉(zhuǎn)子磁塊3，該轉(zhuǎn)子塊例如由沿著軸線(xiàn)X疊置的一組磁性疊片形成，其中，所述疊片是相同的并且精確地疊置。可以通過(guò)卡夾緊固裝置、鉚接、拉桿、焊接或者任何其它技術(shù)方法將磁性疊片保持在一起。磁性疊片優(yōu)選地由磁性鋼制成。可以使用所有牌號(hào)(grade)的磁性鋼。

轉(zhuǎn)子塊3包括用于將轉(zhuǎn)子塊3安裝在軸6上的中央開(kāi)口5。在所論述的示例中，軸6可以由非磁性材料制成，例如可以由非磁性不銹鋼或鋁制成，或者可以是磁性的。

轉(zhuǎn)子1包括布置在轉(zhuǎn)子磁塊3中的腔室8中的多個(gè)永磁體7。在所描述的示例中，永磁體7布置成兩排9a、9b，限定轉(zhuǎn)子的六個(gè)極11。每個(gè)排9a、9b包括兩個(gè)永磁體7，所述兩個(gè)永磁體7分別布置在所述極11的徑向軸線(xiàn)Y的兩側(cè)。

兩個(gè)永磁體7布置在共用的腔室8中，腔室8形成在轉(zhuǎn)子磁塊3中且由極的徑向軸線(xiàn)Y穿過(guò)。該腔室8從氣隙朝軸的方向延伸，并且然后朝向氣隙返回。腔室8呈V形或U形。

永磁體7布置成朝向氣隙的V形。對(duì)于同一個(gè)極而言，一排永磁體因而包括兩個(gè)側(cè)向分支。同一個(gè)極的V形同心布置；換言之，同一個(gè)極的V形彼此嵌套。在所描述的示例中，V形呈朝向氣隙擴(kuò)張的形狀，V形的側(cè)向分支彼此并不平行。多排極都不具有中央磁體。

永磁體7的截面呈矩形。永磁體7可以由鐵氧體制成，替代性地，永磁體7可以由稀土制成，例如由釹類(lèi)稀土或類(lèi)似稀土制成。優(yōu)選地，磁體由鐵氧體制成。

在圖1中示出的示例中，轉(zhuǎn)子包括形成在腔室8與氣隙之間的切向橋部16。轉(zhuǎn)子除了切向材料橋部之外并不具有任何材料橋部，特別地并不具有徑向橋部。

為了說(shuō)明僅具有切向橋部16的轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)，圖2示出了根據(jù)不同的轉(zhuǎn)子的設(shè)定角度(單位為度)所得到的扭矩(Nm)。與沒(méi)有橋部的轉(zhuǎn)子(曲線(xiàn)S)或具有徑向橋部和切向橋部的轉(zhuǎn)子(曲線(xiàn)R)相比，在扭矩方面的最好的結(jié)果是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的僅包括切向橋部16的轉(zhuǎn)子(曲線(xiàn)T)而獲得的。研究圖2可以理解，徑向橋部的存在特別不利于轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，而切向橋部的存在有利于轉(zhuǎn)矩。一種解釋可能是切向橋部的存在使得可以減少在空氣間隙處磁塊中的磁干擾。

圖1中的轉(zhuǎn)子還包括兩個(gè)間隔件12和14，兩個(gè)間隔件分別設(shè)置在腔室8中的一個(gè)腔室中并位于兩個(gè)對(duì)應(yīng)的永磁體7之間。間隔件12布置在最接近軸的腔室8中并具有類(lèi)似梯形形狀的橫截面。轉(zhuǎn)子還包括兩個(gè)縱向槽13，所述兩個(gè)縱向槽用于通過(guò)與轉(zhuǎn)子塊上的相應(yīng)肋配合而使轉(zhuǎn)子楔入腔室中。間隔件14布置在最接近氣隙的腔室8中并具有圓形橫截面。轉(zhuǎn)子不具有縱向槽。

轉(zhuǎn)子磁塊3對(duì)于每個(gè)極而言包括一個(gè)極部件17，極部件17通過(guò)切向橋部16——其形成在腔室的兩個(gè)端部中的每個(gè)端部與轉(zhuǎn)子的外表面之間——而連接至磁塊的其余部分。

在圖3中示出的一個(gè)變型實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子磁塊3包括獨(dú)立于轉(zhuǎn)子磁塊的其余部分的極部件17。

轉(zhuǎn)子包括至少一個(gè)用于保持極部件17的拉桿18。轉(zhuǎn)子還可以包括至少一個(gè)端板，更好地是兩個(gè)端板，間隔件和可能的拉桿根據(jù)需要緊固至所述端板。

在參照?qǐng)D1描述的示例中，轉(zhuǎn)子包括設(shè)置在腔室8中并位于兩個(gè)對(duì)應(yīng)的永磁體7之間的間隔件12、14。當(dāng)然，如果不是這種情況，并且如果轉(zhuǎn)子不具有間隔件或拉桿或者不具有二者，這并不代表背離本發(fā)明的范圍。通過(guò)舉例的方式，圖4示出了包括腔室8的轉(zhuǎn)子，腔室8僅接納永磁體7但不具有任何中間間隔件。同樣地，該轉(zhuǎn)子不具有穿過(guò)極部件的拉桿。

在一個(gè)變型實(shí)施方式中，永磁體7可以被布置成兩排9a、9b，限定轉(zhuǎn)子的六個(gè)極11，即第一極和與第一極相鄰的第二極，第一極和第二極具有不同的極性。轉(zhuǎn)子的第一極的極性由第一排9a(或數(shù)個(gè)第一排9a)的專(zhuān)用的永磁體7限定，并且由第二排9b的共用的永磁體7限定，所述第二排9b同樣還部分限定轉(zhuǎn)子的鄰近于第一極的第二極的極性。

圖5和圖6中示出了包括這種轉(zhuǎn)子的電機(jī)10。共用的永磁體7既提供第一極的極性，又提供轉(zhuǎn)子的鄰近于第一極的第二極的極性。因而第二排9b的永磁體7同時(shí)限定轉(zhuǎn)子的兩個(gè)連續(xù)的極——該第二排9b的永磁體7位于這兩個(gè)極之間——中的每個(gè)極的極性。兩個(gè)連續(xù)的極之間的界線(xiàn)至少穿過(guò)所述共用的永磁體7。

在圖5和圖6中示出的這些示例中，轉(zhuǎn)子的每個(gè)極包括單個(gè)第一排。在這些示例中，每個(gè)極的第一排布置成V形，所述排的凹部朝向極的頂點(diǎn)定向，即，朝向氣隙定向。當(dāng)然這能夠是不同的，并且轉(zhuǎn)子例如能夠包括兩個(gè)第一排或更多個(gè)第一排。

圖5中示出的實(shí)施方式與圖1中示出的實(shí)施方式的不同之處還在于定子2包括用于接納繞組的槽21，所述槽在氣隙側(cè)封閉。此外，這些槽21在背對(duì)氣隙的一側(cè)敞開(kāi)。定子2包括單件式的帶齒環(huán)形件25和附接的環(huán)形軛部26。定子具有分段分布的繞組，定子包括形成在帶齒環(huán)形件25中的槽21。槽21具有梯形橫截面并且將槽分開(kāi)的齒27具有相互平行的邊緣。槽21從外部填充。在繞線(xiàn)后，整個(gè)被插入到附接的環(huán)形軛部26中。

在圖6中所示的變型實(shí)施方式與圖5中所示的變型實(shí)施方式的不同之處在于定子的構(gòu)型，其包括菱形槽21，并且這可以使得能夠改善槽21的填充并因此改善電氣性能。圖4中的定子還包括軛部29，軛部29裝設(shè)有半圓形縱向肋31，半圓形縱向肋31用于容納用于冷卻液的循環(huán)流通的管道13。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于所描述的示例性實(shí)施方式。

疊片可以例如制造有孔以允許拉桿通過(guò)，用于組裝轉(zhuǎn)子塊的疊片。

此外，所描述的轉(zhuǎn)子可以與所描述的任何定子組合。

表述“包括一個(gè)”應(yīng)當(dāng)理解為與“包括至少一個(gè)”同義。