用于電機的轉動部件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電機的轉動部件以及一種具有定子和轉子的電機。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有技術中從根本上公知許多類屬的、具有以轉子的形式存在的可運動單元的電機，所以不需要特別的文件證明。在旋轉式的電機中，一般都設計有一個定子，該定子通常提供基本上為圓形的開口用來容納構造成轉子的轉動部件。在開口中可旋轉地支撐布置轉子，其中，在轉子和定子之間形成氣隙。
[0003]此外還有用于線性運行的電機，其中，定子至少部分地沿著用于構造成轉換器的轉動部件的運動線路或運動曲線構成。轉換器與定子處于相互作用狀態(tài)并且沿著運動線路或運動曲線可運動地布置。轉換器可以借助受控的磁力作用沿著定子或運動線路運動。
[0004]本公開文本意義內(nèi)的轉動部件據(jù)此是一個可運動的單元，它在旋轉式的電機中以轉子的形式構成，并且在用于線性運行的電機中構造成轉換器。定子通常相對于某個裝置或者與地面相連的基座位置固定地布置。在車輛中，定子例如可以與底盤、車架或者類似物相連，其中，位置固定要理解為相對于這個裝置或基座而言。因此，轉動部件相對于定子構成可運動的單元。
[0005]特別是在被設計用作扭矩電動機的旋轉式電機中，包括在用于直接驅動應用場合的線性電動機中，經(jīng)常會在轉動部件中使用永磁體。為了能夠產(chǎn)生理想大小的力作用，這類磁體通常是燒結的稀土磁體。由于這類磁體的成本很高，因此這類機器只有在這種投資的理由十分充分的特別情況下才被使用。然而許多本來同樣適合使用這種機器的應用場合卻由于成本太高沒有實現(xiàn)。因此需要有替選方案，特別是代替昂貴的稀土磁體，例如NdFeB燒結磁體。
[0006]—種方案設計的是，用鐵磁體代替這種磁體。在這種情況下表明，鐵磁體相對于稀土磁體具有小得多的能量密度，也就是說提供更小的磁通量，并且-例如由于所需的大尺寸-在常見的構造中無法實際地使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于電機的轉動部分，其中，昂貴的稀土磁鐵可以被鐵磁體取代，與此同時要基本上保持住這個電機的工作能力。
[0008]作為解決方案，本發(fā)明建議了一種用于電機的轉動部件，它具有由多個在運動方向上彼此相鄰布置的模塊件構成的模塊式構造，其中，每個模塊件都具有至少一個磁體和至少一個鐵磁性的極靴，并且磁體的極在轉動部件的運動方向上取向。
[0009]電機是一種將電能轉化為機械能、特別是運動能(電動機運行)并且/或者將機械能轉化為電能(發(fā)電機運行)的裝置。
[0010]旋轉式電機是這樣一種電機，其中，定子提供一個通常為圓形的開口，在該開口中可旋轉地支承布置有轉動部件。與轉動部件不同，定子抗扭地布置，因此，定子例如與像基座或者類似物的底座相連，使得它通常不會進行旋轉運動。與此同時，電機并且因此還有定子當然可以移動地布置，例如布置在車輛或類似物上。
[0011]定子和轉子借助磁通鏈接，由此在電動機運行時產(chǎn)生力作用，它相對于定子旋轉地驅動著轉子，并且在發(fā)動機運行時將輸送給轉子的機械能轉化為電能。為了這個目的，定子和轉子分別具有由電流流過的繞組。在定子或者轉動部件中，繞組也可以由永磁體構成或者由其來補充。這種類型的旋轉磁場電機例如有三相電機，三相電機連接在多相的、特別是三相的電網(wǎng)上，如帶有或者不帶有阻尼籠的異步電機、同步電機或者類似物。但是也可以是直流電機，例如旁通電機、串聯(lián)電機、步進電機，和/或類似物。
[0012]通過本發(fā)明首先使得電機可以裝配永磁激勵的轉動部件，該轉動部件不僅可以裝配稀土磁體，而且此外還可以裝配作為代替的磁體，如鐵磁體或類似物，其中，與此同時，可以達到使用稀土磁體時公知的大規(guī)模的力作用。這主要由此得以實現(xiàn)，即，區(qū)別于現(xiàn)有技術，磁體的極不再在氣隙的方向上取向，而是橫向于氣隙，也就是說，平行于轉動部件的朝向電機的定子的表面。借助極靴實現(xiàn)的是，由磁體提供的磁通被轉向定子的方向。因此，這種構造使得幾乎任意尺寸的磁體都能夠集成到電機的轉動部件中。由此實現(xiàn)一種可能性，也可以使用相比稀土磁體更弱的磁體，特別是鐵磁體，其中，同時可以基本上保持住電機的有關功率方面的性能。
[0013]為了這個目的，轉動部件具有模塊式的構造，這種構造包括多個在圓周方向上彼此相鄰布置的模塊件。優(yōu)選地，在每個模塊件中，為磁體的每個極都至少分配了一個自有的極靴。模塊件可以提供成可以單個操作的組塊，這些組塊為了構造轉動部件在運動方向上相互連接。模塊件此外在制造技術方面還可以有利地大批量生產(chǎn)，并且根據(jù)需要特別是個別地集中構成轉動部件。這使得在轉動部件的制造方面可以有很高的靈活性。由此可以針對客戶的解決方案個別地做出反應。這表明了為什么磁體尺寸方面的自由度相對于現(xiàn)有技術可以明顯增大。
[0014]于是，即使在使用鐵磁體的情況下也可以實現(xiàn)在現(xiàn)有技術中否則只能用稀土磁體才能達到的通量密度。此外，本發(fā)明還使得可以在同時使用稀土磁體時達到相比迄今的現(xiàn)有技術在通常情況下能達到的明顯更高的通量密度。由此可以實現(xiàn)非常緊湊的、并且功率高的電機。
[0015]磁體可以機械地構造成方形、棒，特別是圓棒、這些的組合或者類似物。通常磁體的磁極在磁體的相對置的端部上構成。
[0016]磁體可以由像氧化鐵或者類似物的鐵素材料。它們不僅可以構造成不添加稀土的鐵磁體，也可以構造成昂貴的LaCo3鐵素體。后者使得更高的力密度成為可能。這些磁體在裝配前就已經(jīng)可以被磁化。但是，它們此外也可以在裝配好轉動部件以后再被磁化，例如當模塊件和/或轉子區(qū)段在轉動部件上接合或類似物時。特別是可以在完全接合好的轉動部件上完成這些磁體的磁化。
[0017]極靴是一種磁導體，優(yōu)選地由鐵磁性或軟磁性材料制成，并且由此特別適用用于引導磁通量。極靴可以在轉動部件的軸向延伸上疊片地實現(xiàn)。由此使得他能夠低損耗地引導磁通量。特別有利的是，極靴由軟磁成分(SMC)材料構成，由此可以在磁通量的引導方面實現(xiàn)特別高的效率。
[0018]根據(jù)一種構造方案，轉動部件具有至少一個轉子區(qū)段，這個轉子區(qū)段包括多個相鄰布置的模塊件。由此實現(xiàn)一種轉動部件區(qū)段布置，其中，在轉動部件上的圓周方向上布置了合適數(shù)量的轉子區(qū)段，它們構成轉動部件的磁性活躍區(qū)。由此能夠以簡單的方式靈活地、特別個別地設置所述轉動部件。這些轉子區(qū)段可以作為自有的構造單元被操作。
[0019]優(yōu)選地，極靴具有用于接觸磁體的極的接觸面。由此可以盡可能無損耗地集中磁體的磁場，并且轉向轉動部件的外表面，也就是說轉向電機的氣隙。
[0020]此外，極靴可以從轉動部件的朝向電機的定子的表面開始逐漸變細。由此可以讓極靴成本更低，并且可以節(jié)省重量。從電磁的角度來看，也就是說極靴的整個橫截面不必越過磁體的全部極面，因為極靴在朝向定子的表面上要基本上引導磁體的全部通量，然后通量隨著進入轉子部件的深度不斷減小而減少。離轉動部件的朝向定子的表面越遠，必須被引導穿過極靴的通量就越少。
[0021]此外還可以提出，極靴延伸越過這個極的接觸面的一部分。由此在轉動部件內(nèi)制造出磁體在背離氣隙的一側上的垂懸。這減少了特別是轉動部件內(nèi)磁體在極之間的表面上形成不希望的磁漏路徑。以這種方式可以讓磁體的磁通量在損耗非常小的情況下與定子鏈接，從而特別是在扭矩電動機中可以實現(xiàn)高的力密度。
[0022]極靴可以具有沖壓組疊的疊片主體，其橫向于運動方向堆疊。由此能夠實現(xiàn)極靴的簡單構造，這種構造此外使得在個性化適配方面可以有很高的靈活度。沖壓組疊的疊片主體可以借助粘附連接力配合和/或形狀配合地固定在相應的磁體上。
[0023]此外，極靴也可以由燒結體和/或非晶態(tài)金屬構成。兩種材料都使得能夠進一步減少極靴中的鐵損耗。
[0024]此外還可以有利地提出，極靴在定子側具有用于磁體的保持突起部，由此能夠實現(xiàn)對磁體的額外固定效果，并且因此總體上即使在高要求下也