CN109713816B - 爪极式电机的转子 - Google Patents

Abstract

一种爪极式电机的转子，其在至少一个轴向的端侧沿轴向方向在极指附近具有永久磁铁，其中，沿圆周方向给一个或多个极指指配两个带有磁化部的永久磁铁，在这两个永久磁铁之间设置了磁通引导部件。

Description

爪极式电机的转子

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的爪极式电机的转子，该转子在转子的两个轴向端侧带有永久磁铁。

背景技术

在DE 10 2015 111 480 A1中记载了一种爪极式电机的转子，其中，该转子包括主转子，以及在两个轴向端侧分别包括辅助转子，该主转子以本已公知的方式具有爪极，其中，这些辅助转子抗扭地与主转子连接，且分别带有在圆周方向上分布的用于改善磁通的永久磁铁。这些永久磁铁被构造成扁平磁铁，且参照转子轴线具有轴向的北极-南极-磁化部。永久磁铁固定在辅助转子上，该辅助转子被构造成由铁磁性材料构成的支撑环。

发明内容

本发明的转子安装在爪极式电机中，爪极式电机可以在车辆、特别是汽车中例如用作发电机或发动机或起动发电机。转子设有被爪极的极指包夹的转子绕组，该转子绕组形成励磁绕组，在给转子绕组供电时，产生励磁磁场，该励磁磁场与定子绕组中的磁场相互作用。为了改善和影响转子中的磁通，在转子的轴向上(参照旋转轴线)，在极指附近有一些永久磁铁。转子中的至少一个、优选多个、特别是全部的极指都在轴向上在极指附近或者在转子的一个或两个端侧配设有永久磁铁。这些磁铁在圆周方向上具有北极-南极-磁化部。

沿轴向方向在极指附近或者在转子的轴向端侧给一个极指恰好配设两个磁铁，这些磁铁沿圆周方向彼此错开，并且特别是位于极指的尖端；两个永久磁铁形成一个磁铁对。两个永久磁铁的磁化部经过选取，从而这些永久磁铁的相同的极彼此相向。在指配给一个极指的永久磁铁之间，优选有—特别是非永磁性的—磁通引导部件(例如具有铁和/或钴和/或镍)，该磁通引导部件引导磁通，所述磁通来自于永久磁铁以及来自于转子中的励磁绕组。

磁通引导部件可以直接延伸至永久磁铁，并与永久磁铁接触。在替代的设计中也可行的是，在永久磁铁与磁通引导部件之间存在间隙。

在轴向方向上在极指附近，磁铁对的彼此相向的永久磁铁的相同的极，和位于其间的磁通引导部件，引起磁通集中，由此提高了效率和在爪极式电机中产生的扭矩。这也能实现采用较低的剩磁通密度和使用成本低廉的永久磁铁(例如铁氧磁铁)。

相应地有利的是，在电的机器的工作中，磁铁对的彼此相向的永久磁铁的相同的极具有与指配的爪极指相同的极性。

此外有利的是，转子侧的永久磁铁可以相距定子场较大距离地布置，由此减小永久磁铁的热负荷，并且降低了退磁的风险。由转子侧的励磁绕组产生的磁场受永久磁铁之间的磁场影响，且局部地得到加强。

根据一种有利的设计，给每个独立的极指都指配两个永久磁铁，这些永久磁铁带有位于其间的—特别是非永磁性的—磁通引导部件。有利地，磁铁对的两个永久磁铁和位于它们之间的磁通引导部件特别是按照对称的方式与极指的尖端相邻，从而极指的尖端指向位于其间的磁通引导部件的中间。

根据另一有利的设计，在转子的两个相对的端侧，与极指的相应的尖端相邻地分别设置了永久磁铁，这些永久磁铁带有位于它们之间的—特别是非永磁性的—磁通引导部件。特别有利的是，在每个轴向端侧，给每个独立的极指都指配两个永久磁铁，这些永久磁铁带有位于其间的磁通引导部件。

特别地，转子在每个端侧都具有双倍于极指尖端的永久磁铁，也就是说，每个极指尖端都有自己的一对永久磁铁。

在轴向端侧，可以在指配给一个极指的永久磁铁对与指配给后续的极指的下一个永久磁铁对之间，设置另一个—特别是非永磁性的—磁通引导部件。在转子的相同端侧的相邻极指的永久磁铁，在它们的彼此相向侧具有相同的磁化部。被另一个磁通引导部件覆盖的区域指配给极根，即在与极指的尖端轴向地相对的一侧的、在极轮盘与极指之间的连接区段。利用在相邻的磁铁对的永久磁铁之间的附加的磁通引导部件，实现了环形地连贯的、交替地排列的永久磁铁和磁通引导部件。在此有利地，全部磁通引导部件都与永久磁铁的面向的侧面邻接。

在优选的设计中，在转子的两个轴向端侧，与极指的每个尖端相邻地设置了永久磁铁对，其带有位于它们之间的—特别是非永磁性的—磁通引导部件。此外如前所述，其它的磁通引导部件位于相邻的极指的磁铁对之间。

根据又一种有利的设计，在永久磁铁上轴向地分别连接着空腔，该空腔在极轮盘上开设，该极轮盘是极指的支撑体。空腔形成用于磁通的磁阻，由此用于使得磁通在与永久磁铁相邻的区域中转向。空腔特别是与永久磁铁的位于径向内部的一侧邻接，并沿着位于径向内部的一侧在永久磁铁的轴向长度上伸展。

永久磁铁位于转子的端侧。永久磁铁可以直接地设置在转子上，并与该转子连接，特别是集成到极轮盘中，这些极轮盘是极指的支撑体。在替代的设计中，永久磁铁—包括位于它们之间的磁通引导部件在内—设置在单独地构造的附加转子环上，该附加转子环抗扭地与转子连接。带附加转子环的该设计具有如下优点：在构造方面，针对于永久磁铁和磁通引导部件的布置，产生了较多的可行设计方案。

有利地，附加转子环由非铁磁性材料构成，从而磁场保持不受附加转子环影响。在优选的设计中，在转子的两个轴向端侧，各有一个附加转子环，该附加转子环是永久磁铁和磁通引导部件的支撑体。附加转子环特别是放置在转子的转子轴上。

磁通引导部件优选由铁构成，或者至少含有铁成分。

永久磁铁可以基本上或者精确地构造成方形。

附图说明

其它优点和有益设计可由其它权利要求、附图说明和附图得到。其中：

图1以立体图示出爪极式电机的转子，该转子带有设置在端侧的永久磁铁，这些永久磁铁带有位于其间的磁通引导部件；

图2为转子的侧视图；

图3为按照图2的剖切线Ⅲ-Ⅲ剖切的剖视图，其带有附加地绘出的磁力线；

图4为与图3相应的剖视图，但带有轴向地延长的定子；

图5为带有根据图1和2的结构的转子的视图，但在极轮盘中带有附加的空腔，这些空腔与永久磁铁的内侧相邻地布置；

图6示出一种转子，其带有在端侧前置的附加转子环，作为永久磁铁的和磁通引导部件的支撑体；

图7为爪极式电机的剖视图，其带有根据图6的转子。

在这些附图中，相同的构件标有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1和2中示出一种爪极式电机的转子1，该转子包括两个极轮半部，这些极轮半部分别带有端侧的极轮盘2和轴向的极指3，其中，不同的极轮半部的极指3相互嵌接，并在圆周方向上以不同的极性交替。由用于产生励磁场的转子绕组5产生磁化。

在这些附图中以极指3的交替的顺序示出北极N以及南极S。这些极指3包围绕励磁或转子绕组5，该绕组在转子1中缠绕到极芯上，该极芯位于转子轴6上(图3、4、7)。转子轴线用附图标记7标出。

在转子1的两个轴向地相对的端侧，分别在轴向上在极指附近有沿圆周方向错开地布置的永久磁铁8，在这些永久磁铁之间设置了磁通引导部件9。每两个永久磁铁8就形成一个磁铁对，该磁铁对轴向地置于极指3的尖端之前。带有永久磁铁8和位于这些永久磁铁之间的磁通引导部件9的磁铁对在径向和圆周方向上以一定方式布置，从而极指3的尖端在两个指配的永久磁铁8之间居中地指向磁通引导部件9。磁铁对的永久磁铁的磁化方向以一定方式设计，从而这些永久磁铁的相同的极彼此相向，该极与相关的极指3的极性一致。例如，一个磁铁对位于S极指的尖端之前，该磁铁对的永久磁铁在位于它们之间的磁通引导部件9上具有极性S(南极)。

在根据图1的转子的实施例中，附加的永久磁铁10位于属于不同的极轮半部的直接相邻的极指3之间，这些永久磁铁附加地增强了磁场。附加的永久磁铁10位于相邻的极指3的侧面之间。在根据图2的转子1的实施例中，省去了在直接相邻的极指3之间的这种永久磁铁。

其它的磁通引导部件11在极指3的背侧，在所谓的极根的区域中，位于每两个磁铁对之间，该极根形成了从极轮盘2到极指3的过渡部。磁通引导部件9指配于一个磁铁对，并且布置在磁铁对的两个永久磁铁8之间，无论是这些磁通引导部件9，还是在相邻的磁铁对之间的其它磁通引导部件11，都用于引导磁通，该磁通来自于永久磁铁和被通电的绕组，并朝向极指3转向。

图3示出一种爪极式电机12，其带有按照图2的剖切线Ⅲ-Ⅲ示出的转子1，且带有被包夹的定子13，该定子带有被装入的定子绕组14。在图3中绘出了磁力线，这些磁力线主要受永久磁铁8和磁通引导部件9以及11影响。

图4基本上相应于根据图3的实施例，但图4中的定子13具有较大的轴向长度，由此对磁场产生影响。如由图3和图4之间的比较可见，在图4的设计中产生了附加的磁力线，这些磁力线起始于永久磁铁8，并且在定子绕组14的方向上延伸。

图5中示出带有转子1的另一实施例，该转子具有沿着圆周分布的带有永久磁铁8的磁铁对，其中，沿圆周方向设置了位于它们之间的磁通引导部件9。在相邻的磁铁对的永久磁铁8之间设置了其它的磁通引导部件11。

永久磁铁8被接纳和固定在极轮盘2中，在这些永久磁铁的径向地位于内部的一侧，分别有在极轮盘2中开设的空腔15。这些空腔15可以在轴向上沿着永久磁铁8的长度伸展。这些空腔15具有磁通磁阻的功能，相应地影响着磁场的传播。借助于空腔15，可以特别是减小磁力线的并非所愿的分散。

在图6中示出转子1的另一个实施例，在该转子的轴向端侧设置了带有永久磁铁8和磁通引导部件9与11的附加转子环16。图7示出了在包括定子13在内的爪极式电机12中的该转子1。

附加转子环16由非铁磁性材料构成，因而不影响磁通。附加转子环16接纳永久磁铁8以及磁通引导部件9和11，并且通过连接部件17与转子1连接，特别是与极轮盘2连接。如图6中所示，只在转子1的唯一一侧设置带有永久磁铁8和磁通引导部件9、11的附加转子环16就足够了。而在一种替代的设计中规定，在转子1的两个轴向端侧设置带有永久磁铁8和磁通引导部件9、11的附加转子环16。

永久磁铁8以及磁通引导部件9和11的相对定位按照与先前实施例中相应的方式进行。将附加转子环16放置在转子1的转子轴6上，由此实现附加转子环16相对于转子1的附加的固定和相对布置。

永久磁铁8在全部前述实施例中都方形地构造，其中，这些永久磁铁的中间平面沿径向方向伸展，磁化部S-N沿圆周方向延伸。

Claims (10)

1.一种爪极式电机(12)的转子，带有被爪极的极指包夹的用于产生励磁磁场的转子绕组(5)，且带有永久磁铁(8、10)，其特征在于，在轴向上在所述极指附近给一个或多个极指(3)配设有两个在圆周方向上错开地布置的永久磁铁(8)，所述永久磁铁在圆周方向上具有磁化部，其中，在两个永久磁铁(8)之间设置了磁通引导部件(9)，

其中，在所述转子(1)的两个端侧给一个或多个极指(3)分别配设有两个永久磁铁(8)。

2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，在轴向上在所述极指附近给每个极指(3)都配设有两个永久磁铁(8)。

3.如权利要求1所述的转子，其特征在于，在沿轴向设置在所述极指附近并指配给相邻的极指(3)的两个永久磁铁(8)之间，设置了另一个磁通引导部件(11)。

4.如权利要求1所述的转子，其特征在于，指配给一个或多个极指(3)的所述永久磁铁(8)，包括位于它们之间的磁通引导部件(9)在内，设置在附加转子环(16)上，该附加转子环抗扭地与所述转子(1)连接。

5.如权利要求4所述的转子，其特征在于，所述附加转子环(16)由非铁磁性材料构成。

6.如权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述永久磁铁(8)上轴向地分别连接着在极轮盘(2)上的空腔(15)，该极轮盘是所述极指(3)的支撑体。

7.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述磁通引导部件(9)由铁构成，或者至少含有铁成分。

8.如权利要求1所述的转子，其特征在于，在直接相邻的极指(3)之间的中间空间中设置了另一个永久磁铁(10)。

9.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述磁通引导部件(9)是非永磁性的。

10.一种爪极式电机，具有根据权利要求1～9中任一项所述的转子。

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