[发明专利]外转子永磁电机、用于该电机的转子及该转子的制造方法

说明书

技术领域

下面将介绍一种外转子永磁电机，特别是由定子和转子组成的一种横向磁场电机。其中该定子绕有定子线圈，该转子装有永磁元件。此外，本文还将介绍该电机的转子及该转子的制造方法。

概念定义

“电机”是指内向电流、外向电流电动机或发电机。如果该电机是旋转电动机或直线电动机则并不在本文的讨论范围内。

背景技术

在外转子永磁电机中，装有永磁元件的转子是塑料材质的转子钟。该转子钟包括玻璃纤维或碳纤维增强型塑料转子管和金属转子底座（例如铝、钢或钛）。因此，永磁元件才能粘在该转子钟内。

转子管大致为沿切线方向的玻璃纤维或碳纤维，以确保为运行中转子产生的离心力提供足够的牢固性。安装在转子管上的转子底座可由铝或钛制成。选择这种材料就保证了转子底座的长半径牢固性。出于成本和降低转子惯性的考虑，转子底座通常会选择铝制材料。但由于铝与玻璃纤维或碳纤维的热膨胀系数不同，因此铝并不适合制造大型转子钟。钛由于热膨胀系数低和质量极小，可以成为铝的替代品，但由于其昂贵的成本所以并未纳入考虑之内。

该外转子永磁电机、用于该电机的转子及该转子制造方法的技术背景详见德国专利DE 10 2009 021 A1和DE 199 60 182 A1和美国专利US 2001/0 036 565 A1和US 2007/0 297 905 A1。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种结构紧凑、效率高的电机。

技术方案

在一种技术方案中，永磁电机包括定子和转子，定子上绕有线圈，转子上装有永磁元件。定子与转子之间存在气隙，该气隙的边界是由永磁元件和定子上的、在特定位置与永磁元件对齐的导磁齿来确定。转子包括转子钟，转子钟由多层（玻璃、芳族聚酰胺或碳）纤维复合材料制成、是包括转子管和转子底座的一体结构、且转子底座区域至少设有一根丝束。所述至少一根丝束从转子底座中心伸出、大致沿虚构的（auf gedachten Sekanten）半径或切线延伸至超出转子底座的外边缘、在转子底座的外边缘折弯、沿转子管的轴向和/或与转子管的中纵轴成一定角度不间断地进入转子管中并穿过转子管直至到达转子管的自由边缘区域。在转子钟的转子管的内侧或外侧装有永磁元件，永磁元件是嵌在树脂纤维复合材料中的。

这种技术方案为批量生产所需的最佳装配提供了一种高功率密度的永磁电机。这种永磁电机的转子钟具有抵抗作用于它的力和扭矩的高刚度（eine hohe Steifigkeit），生产简单、效率高，成形性好。此外，所述丝束是一层或多层长度不限的纤维，既可以一起折弯，也可以单独分束。

电机、转子和转子制造方法的特性和设计方案

这种永磁电机的转子钟的结构十分牢固，具有很高的模具精度和可重复性。纤维的高刚性和韧性在电机转子钟的纵向成形中得到了最佳应用。由于转子管与转子底座之间没有结合件，转子钟是均质的一体式结构，因此转子钟结构牢固，能够应对电机运行中产生的力和扭矩，形状稳定。下面所述设计方案的方法与上述特点协同发挥作用。它们是电机、相应转子及转子最佳制造方法的技术和经济总体布局。

所述至少一根丝束对称地缠绕在螺纹、栓或螺纹套管等固定部件的周围。固定部件安装在转子底座中心或中心附近。转子钟借助这些固定部件与机轴或类似物体联结。用树脂浸润所述至少一根丝束，待时效硬化反应发生之后，固定部件将永久正确地固定在转子钟内。所述至少一根丝束可由10至1000层玻璃纤维、碳纤维或芳族聚酰胺纤维构成。为了提高转子钟的成形稳定性，所述至少一根丝束也可以缝合或粘在一起。

转子钟的转子底座的外边缘是圆形或多边形，转子底座也可以是多边形盘或圆盘、多边形靶环或圆形靶环。原则上，转子钟的转子底座既可以是平整的，也可以是拱形的。

转子钟的转子管有一点与转子底座相似，即转子管切面也是圆形或多边形，而转子底座包括至少一个大致沿虚构的切线或半径放置的、大致平行移动的丝束，且该丝束至少一端伸至超出转子底座的外边缘，在转子底座的外边缘折弯并穿过转子管。

转子钟的壁厚分布不均匀，和/或该转子钟是全部由树脂纤维复合材料制成。

转子钟可以由至少一个成螺线状缠绕的丝束、长丝或环状纤维编织层和/或大致平行移动的丝束构成，该丝束在分层上至少部分重叠。