本發(fā)明涉及永磁激勵的電機，特別是用于這種電機的轉(zhuǎn)子裝置。

背景技術(shù)：

由現(xiàn)有技術(shù)已知若干轉(zhuǎn)子裝置，它們具有極靴，極靴沿氣隙到定子裝置的方向提供由永磁體產(chǎn)生的勵磁場。在針對永磁體在轉(zhuǎn)子裝置中的布置方式的變型方案中，永磁體以其極向平行于轉(zhuǎn)子的運動方向布置，因而轉(zhuǎn)子裝置的極靴處在永磁體之間。在極靴中，由永磁體輸出的磁場向著氣隙的方向轉(zhuǎn)向。

這種類型的轉(zhuǎn)子裝置今天被使用在許多永磁激勵的電機中，例如作為自動化技術(shù)中的伺服馬達或牽引馬達。在此使用基本上正方形的永磁體，它們能簡單地且以很小的費用制造，其中，磁化各向異性和與之同向的磁化方向沿著轉(zhuǎn)子的運動的方向取向。

在旋轉(zhuǎn)式電機中，永磁體的這種布置方式被稱為輻條式布置方式。永磁體的極向沿切向延伸。

這種轉(zhuǎn)子裝置的優(yōu)勢在于，通過合適的尺寸設(shè)定可以達到大于所使用的永磁體的剩余磁通密度的氣隙磁通密度。因為氣隙磁通密度決定性地決定了電機的扭矩密度，所以由此可以建造有較高扭矩密度的高功率的電機。

上述轉(zhuǎn)子裝置通常結(jié)合由簡單的、成本低廉的磁性材料制成的永磁體一起建造，特別是沒有稀土化合物以及有較小的剩余磁通密度的磁性材料，例如由第六代經(jīng)燒結(jié)的鐵素體材料制成的永磁體。

由燒結(jié)的鐵素體材料制成的永磁體此外還具有較小的矯頑場強，因而在有足夠高的場強度的相反的磁場中存在退磁的風(fēng)險。為了補償這種較小的矯頑性，永磁體沿其材料各向異性和其磁化的方向被實施得較厚，以便使得該永磁體變得有能力抵抗通過電機的定子場進行的退磁。

此外，在有在輻條布置方式中的永磁體的轉(zhuǎn)子裝置中，在永磁體的磁通路徑中存在兩條氣隙。為了仍然達到很高的氣隙磁通密度以及很高的抵抗退磁的能力，這樣布置的永磁體通常構(gòu)造有經(jīng)提高的厚度（沿極化方向），如在由鐵素體材料制成的永磁體的轉(zhuǎn)子裝置中那樣，該永磁體的極向平行于氣隙磁場延伸。這是因為：這些永磁體受結(jié)構(gòu)限制在它們各自的磁通路徑中具有僅一條氣隙。

特別是在有特定的轉(zhuǎn)子直徑和預(yù)定的極數(shù)的旋轉(zhuǎn)式電機中，在輻條布置方式中，永磁體的厚度沿切向（極化方向）的每一次提高都導(dǎo)致了它們最大可能的徑向長度的變小。永磁體的徑向長度的這種局限限制了能通過永磁體提供的磁通以及由此減小了電機的氣隙磁通密度和扭矩密度。永磁體的厚度的每一次提高也導(dǎo)致了在電機的氣隙處的單個極靴的角覆蓋部的變小以及必要時也可能導(dǎo)致這個角小于其最優(yōu)值。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，特別是在旋轉(zhuǎn)式電機中提供一種轉(zhuǎn)子裝置，其減小了永磁體由于定子磁場的作用而退磁的風(fēng)險或傾向。本發(fā)明的另一個所要解決的技術(shù)問題是，將永磁體的厚度設(shè)置得盡可能小，而不會加劇退磁的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

該技術(shù)問題通過按照本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)子裝置以及通過按照本發(fā)明所述的電機解決。

本發(fā)明的其它的設(shè)計方案在優(yōu)選實施例和其它實施例中說明。

按照第一個方面，用于電機的轉(zhuǎn)子裝置包括：

- 帶有沿磁化方向的磁化的永磁體；以及

- 至少兩個極靴，永磁體被布置在該極靴之間且該極靴分別構(gòu)成了轉(zhuǎn)子極，

其中，磁化方向不同于極靴的布置方向且向著與永磁體相鄰的轉(zhuǎn)子極的方向以磁化角傾斜布置。

上文的轉(zhuǎn)子裝置的想法在于，永磁體配設(shè)有不同于相鄰的極靴的布置方向的磁化方向。以這種方式實現(xiàn)的是，尤其在轉(zhuǎn)子裝置的運動的從優(yōu)方向上，永磁體的磁化不再是完全地，而是僅部分對抗使退磁的定子磁場。因為永磁體的磁化方向在退磁區(qū)域中不同于平行于對立的定子磁場的方向或者橫向于或傾斜于這個定子磁場的方向延伸，所以造成相應(yīng)經(jīng)減小的退磁。由此能夠在退磁區(qū)域中削弱退磁作用的效果（在退磁區(qū)域中，在允許的定子磁場下也許可能出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的退磁）。

通過設(shè)置帶有不同于布置方向的磁化方向的永磁體，可以針對轉(zhuǎn)子裝置的運動的從優(yōu)方向大幅減小定子磁場的退磁作用。

此外，沿傾斜的磁化方向的磁化可以提高了至少1/cos（θ），因而進一步提高了針對退磁的抵抗能力。

此外，在整個永磁體中的磁化方向可以是相同的。

尤其可以設(shè)置多于兩個的極靴，該極靴和布置在其間的永磁體交替地布置，其中，兩個相鄰的永磁體的極化方向關(guān)于極靴的布置方向彼此相反，其中，相鄰的永磁體的極化方向尤其（關(guān)于它們的布置方向）是同向的。這就是說，所有的永磁體具有相同的場線走勢，其中，沿著周向分別互相示出了相鄰的永磁體的北極和南極。

按照一個實施形式，在布置方向和磁化方向之間的磁化角可以小于60°，優(yōu)選在15°和45°之間，尤其在25°和35°之間。

可以規(guī)定，在永磁體的面朝轉(zhuǎn)子極的端側(cè)處布置著一個或兩個第一場導(dǎo)引接片，它們齊平地貼靠在永磁體上且沿著極靴的布置方向取向。

此外可以設(shè)兩個第一場導(dǎo)引接片，它們的端部朝向彼此且彼此間間隔有一個間距，該間距在永磁體沿布置方向的寬度的0.3和0.7之間、優(yōu)選在0.3和0.5之間。

按照一種實施形式，第一場導(dǎo)引接片具有相同的長度或不同的長度，其中，第一場導(dǎo)引接片中的較長的被布置在永磁體的棱邊處，磁化方向?qū)试摾膺叀?/p>

此外，可以設(shè)僅一個第一場導(dǎo)引接片，它的端部沿布置方向取向且具有在永磁體沿布置方向的寬度的0.3和0.7之間的、優(yōu)選在0.5和0.7之間的長度。

作為備選方案或附加方案，可以在永磁體的背對轉(zhuǎn)子極的端側(cè)處布置一個或兩個第二場導(dǎo)引接片，該第二場導(dǎo)引接片齊平地貼靠在永磁體上且沿著極靴的布置方向取向。

尤其可以設(shè)兩個第二場導(dǎo)引接片，它們的端部朝向彼此且彼此間間隔有一個間距，該間距在永磁體沿布置方向的寬度的0.3和0.7之間、優(yōu)選在0.3和0.5之間。

第二場導(dǎo)引接片尤其可以具有相同的長度或不同的長度，其中，第二場導(dǎo)引接片中的較長的被布置在永磁體的棱邊處，磁化方向?qū)试摾膺叀?/p>

作為備選方案，可以設(shè)僅一個第二場導(dǎo)引接片，它的端部沿布置方向取向且具有在永磁體沿布置方向的寬度的0.3和0.7之間的、優(yōu)選在0.5和0.7之間的長度。

按照另一個方面，設(shè)一種電機，其帶有用于提供定子磁場的定子裝置和上文的轉(zhuǎn)子裝置。

按照另一個方面規(guī)定，將上文的電機使用在這樣的應(yīng)用中，在該應(yīng)用中，電機的轉(zhuǎn)子裝置沿從優(yōu)方向運動，其中，規(guī)定永磁體沿磁化方向的磁化，磁化方向?qū)氏噜彽霓D(zhuǎn)子極，該相鄰的轉(zhuǎn)子極逆著從優(yōu)方向布置在相關(guān)的永磁體處。

附圖說明

在下文借助于附圖詳細闡釋本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。圖示：

圖1是帶有轉(zhuǎn)子裝置的電機的示意性的橫剖面，在該轉(zhuǎn)子裝置中，永磁體以輻條布置方式被布置；

圖2是圖1的電機的橫剖面視圖的截面圖，其帶有用于說明可能出現(xiàn)永磁體退磁的區(qū)域的場線；

圖3示出了在轉(zhuǎn)子裝置中的沿永磁體的布置方向磁化時定子磁場對轉(zhuǎn)子設(shè)備的永磁體的磁化的影響；

圖4示出了在沿傾斜于在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體布置方向的方向磁化時，定子磁場對轉(zhuǎn)子設(shè)備的永磁體的磁化的影響；

圖5示出了定子磁場的退磁的份額與定子磁場的角位置ρ相關(guān)的走勢；

圖6示出了退磁風(fēng)險R與磁化角θ相關(guān)的走勢；

圖7是電機的截面的橫剖面視圖，其中，永磁體的磁化方向關(guān)于轉(zhuǎn)動方向朝著氣隙傾斜。

具體實施方式

圖1示出了作為電機1的旋轉(zhuǎn)式永磁激勵的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機的示意性橫剖面。電機1具有柱筒形的定子2。定子2包括柱筒形的定子止回區(qū)域（Statorrückschlussbereich）21，等距地沿圓周方向U布置的定子齒22從該定子止回區(qū)域徑向向內(nèi)指向地突出且用該定子齒的向內(nèi)指向的端部限定了一個同樣柱筒形的內(nèi)空隙3。定子齒22在該定子齒的徑向在內(nèi)的端部上配設(shè)有齒頭23，齒頭具有大致圓節(jié)段狀的、凹陷的外輪廓，該外輪廓對應(yīng)內(nèi)空隙3的各一個相應(yīng)的節(jié)段。定子齒22配設(shè)有（未示出的）定子線圈，在通電時通過該定子線圈可以產(chǎn)生定子磁場。

在內(nèi)空隙3中以能轉(zhuǎn)動活動的方式在軸5處布置著同樣柱筒形的轉(zhuǎn)子裝置4，轉(zhuǎn)子裝置被構(gòu)造成轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子裝置4具有轉(zhuǎn)子體41，該轉(zhuǎn)子體配設(shè)有多個極靴42，該極靴分別通過保持接片43與布置在軸5處的止回區(qū)域44連接。極靴42形成了各一個轉(zhuǎn)子極48，該轉(zhuǎn)子極面朝定子齒22且與保持接片43對置。轉(zhuǎn)子極48面朝定子齒22的齒頭23且通過氣隙8與這些齒頭相間隔，因而轉(zhuǎn)子裝置4的轉(zhuǎn)子極48可以運動經(jīng)過這些齒頭。極靴42沿布置方向彼此相間隔地布置，這在圓形的轉(zhuǎn)子中對應(yīng)切向。

接片43優(yōu)選被這樣設(shè)定尺寸大小，使得它們具有足夠的機械的穩(wěn)定性，以便對抗離心力和在轉(zhuǎn)子裝置4加速或制動時出現(xiàn)的橫向力來保持極靴42，以及盡管如此仍具有足夠小的橫截面，以便將由永磁體7造成的通過止回區(qū)域44的磁通保持得盡可能小。接片43的橫截面尤其應(yīng)當僅這么大，使得永磁體7的流過保持接片43的磁通的一部分足以將保持接片43內(nèi)的磁通密度保持在飽和。

在極靴42之間布置著若干兜部6，兜部內(nèi)容納著永磁體7。兜部6可以構(gòu)造成方形的且基本上長形地沿著徑向從靠近轉(zhuǎn)子裝置4的外圓周起延伸至轉(zhuǎn)子裝置4的止回區(qū)域44。

這種電機1例如被電動地運行，辦法是：給定子線圈通電，使得產(chǎn)生環(huán)繞的定子磁場，該定子磁場與由永磁體7通過極靴42促成的勵磁場相互作用并由此將扭矩施加到轉(zhuǎn)子裝置4上。

永磁體7可以例如通過壓制鐵素體粉末材料成型以及緊接著被燒結(jié)，其中，鐵素體材料在壓制期間通過用磁場加載而被賦予磁化各向異性以及緊接著沿各向異性的方向進行經(jīng)燒結(jié)的材料的磁化。以這種方式設(shè)置了帶有一磁化方向的磁化。

永磁體7優(yōu)選設(shè)置成方形并且這樣布置在兜部6中，使得該永磁體的極向沿著切向延伸，這就是說，垂直于在極靴42和兜部6之間的邊界面延伸。

在圖2中示出了電機1的截面的橫剖面視圖，其中，還示出了沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時全負荷下的磁場的走勢。在這個特定的轉(zhuǎn)子位置中，所示的永磁體7被作用到永磁體上的定子磁場極大地加荷，這通過在永磁體7內(nèi)的磁通線之間的更大的間距示出。在磁通線之間的更大的間距對應(yīng)通過定子磁場的作用變小的磁通密度，這意味著，永磁體7在這個區(qū)域中部分不可逆轉(zhuǎn)地通過定子磁場被退磁。

退磁尤其出現(xiàn)在永磁體7的退磁區(qū)域中，這在圖2中用DM標注。退磁區(qū)域DM在永磁體7的面朝氣隙的端部處位于永磁體7的背對轉(zhuǎn)子的運動方向的側(cè)部上且延伸經(jīng)過永磁體7的徑向長度的大約五分之一到一半以及延伸經(jīng)過其切向?qū)挾鹊氖种坏饺种?。一旦定子磁場的磁場強度足夠高到使得在永磁體7的相應(yīng)的區(qū)域中達到一個場強度（該場強度具有和永磁體7的矯頑場強相同的或更大的幅值），就出現(xiàn)了退磁。

在圖3中示意性示出了在電機1運行時的永磁體7的磁化（M1）的和通過永磁體7的定子磁場（M2）的走勢?？梢姷氖牵ㄗ哟艌鲈诘谝粎^(qū)域BM（左上角）中傾向于磁化永磁體7以及在第二區(qū)域BE（右上角）傾向于使永磁體7退磁。當定子磁場在面區(qū)域A處擠進永磁體7的第二區(qū)域時，這個定子磁場先是抵抗永磁體7的磁化，其中，定子磁場的定向于所述磁化的分量由余弦函數(shù)得出。定子磁場的走勢相對永磁體7的端面彎曲，其中，該定子磁場在面區(qū)域B處逸出。因此退磁作用從定子磁場進入永磁體7的第二區(qū)域BE的擠進位置起連續(xù)下降。

為了避免在退磁區(qū)域DM中的退磁或減小退磁的傾向，現(xiàn)在可以如在圖4中示意性示出的那樣設(shè)置永磁體7的磁化。在此，永磁體7的磁化方向相對于永磁體7的布置的方向也即相對于在電機1中的切向、沿著氣隙8的方向以磁化角θ傾斜。在圖4中示出了磁化角θ=30°。磁化角優(yōu)選可以在15°和45°之間。

在電機1運行時，第一區(qū)域BM暴露給定子磁場，定子磁場磁化地作用以及因此不會造成永久退磁的風(fēng)險。當定子磁場在面區(qū)域A處擠進永磁體7的第二區(qū)域BE時，這個定子磁場就不是完全沿著永磁體7的磁化方向取向，因而退磁作用對應(yīng)cos（θ）地被減小。

在區(qū)域C中，定子磁場大致與磁化方向呈直角延伸，因而不會影響永磁體7的磁化。定子磁場的平行于磁化方向延伸的分量在區(qū)域C和面區(qū)域B（定子磁場在該面區(qū)域處逸出）之間磁化地作用。

在圖5中示出了定子磁場的退磁的份額沿著從A通過C到B的路徑對于不同的磁化角θ的與定子磁場M2的關(guān)于轉(zhuǎn)子極48的極靴的布置方向的角位置ρ的走勢?？梢姷氖牵舜抛饔迷诖呕铅仍龃髸r減小。當磁化角θ例如為45°時，僅定子磁場M2的71%在面區(qū)域A處退磁地作用。在圖6中示出了退磁風(fēng)險R關(guān)于磁化角θ的走勢。

通過為永磁體7配設(shè)不同于布置方向的磁化方向，可以大幅減小定子磁場針對轉(zhuǎn)子裝置4的運動方向（該運動方向在所示實施例中對應(yīng)逆時針的轉(zhuǎn)動方向）的磁化作用。

此外，所述磁化沿傾斜的磁化方向可以提高1/cos（θ），因而進一步提高了在退磁方面的抵抗能力。

在圖7中與圖2類似地示出了電機的截面的橫剖面視圖，其中，永磁體7的磁化方向關(guān)于轉(zhuǎn)動方向朝著氣隙8傾斜。

通過磁化方向在轉(zhuǎn)子裝置4中或在所使用的永磁體7中的傾斜的布置，極面至少部分也延伸經(jīng)過面朝氣隙8或背對這個氣隙的端面。為了將勵磁場的在那里所出現(xiàn)的份額引入到轉(zhuǎn)子極48的極靴中，可以設(shè)一個或兩個第一場導(dǎo)引接片45，該第一場導(dǎo)引接片沿徑向面朝氣隙8地限定兜部6的邊界。

此外可以設(shè)一個或兩個第二場導(dǎo)引接片46，該第二場導(dǎo)引接片沿徑向面朝軸5地限定兜部6的邊界。被第一和第二場導(dǎo)引接片45、46限定的兜部6分別被這樣構(gòu)造，使得所使用的永磁體7既貼靠在兜部6的壁上以及也貼靠在場導(dǎo)引接片45、46上。場導(dǎo)引接片45、46尤其由軟磁的材料構(gòu)成且與轉(zhuǎn)子裝置4的轉(zhuǎn)子體41整合地構(gòu)造。

第一和第二場導(dǎo)引接片45、46可以分別彼此對置地布置且用該場導(dǎo)引接片的突出的端部朝向彼此。在所示的實施形式中，所述端部具有間距，以便避免通過第一或第二場導(dǎo)引接片45、46進行的磁短路。在朝向彼此的端部之間的間距可以對應(yīng)兜部6沿永磁體7的布置方向的寬度的大致0.3至0.7、優(yōu)選1/3。

第一場導(dǎo)引接片45的長度可以是相同的或不同的。尤其，第一場導(dǎo)引接片45中的較長的關(guān)于布置在相關(guān)兜部6中的永磁體7被設(shè)置在兜部6的一條棱邊處（磁化M1的方向定向至該棱邊）。作為備選方案或附加方案，第二場導(dǎo)引接片46中的較長的關(guān)于布置在相關(guān)的兜部6中的永磁體7被設(shè)置在兜部6的一條棱邊處（磁化M1的方向?qū)试摾膺叄?/p>

作為備選方案，可以設(shè)僅一個第一和/或僅一個第二場導(dǎo)引接片45、46，其分別可以設(shè)置在兜部6的棱邊處（磁化M1的方向?qū)试摾膺叄?/p>

所述一個或多個第一場導(dǎo)引接片45可以沿著徑向向外限定兜部6，因而第一場導(dǎo)引接片45搭接布置在兜部6中的永磁體7且將這些永磁體可靠地、也克服在轉(zhuǎn)子裝置4轉(zhuǎn)動時的離心力的作用地保持在兜部6中。

但第一和/或第二場導(dǎo)引接片45、46有利地用于接收由永磁體7產(chǎn)生的磁通且將這些磁通導(dǎo)引到被分配有永磁體7的轉(zhuǎn)子極48的極靴42。