用于电机的机器部件的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种用于电机的机器部件，尤其是运动件，其具有磁体组件(11)，所述磁体组件具有沿布置方向挨着布置的多个磁体元件(3)，其中，通过固结包括包含于基质材料(9)中的磁性微粒(8)的磁性材料来构造磁体元件(3)，其中，磁体元件(3)中的至少一个具有在布置方向上变化的厚度，其中，磁体组件(11)被保护层(10)覆盖，所述保护层填充由于磁体组件(11)的变化的厚度而产生的凹陷。
【专利说明】
用于电机的机器部件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于电机的机器部件，并且尤其涉及一种用于电子换向的并且永 久励磁的无刷电机的运动件(LSufer )。
【背景技术】
[0002] 在电机的永久励磁的运动件中布置有永磁体。由该永磁体产生的激励磁动势在与 由电机定子的通电线圈产生的定子磁动势的相互作用下，一方面导致电机气隙中的合成磁 场，并且另一方面(在所述电机作为电动机运行时）导致与线圈电流有关的运动件运动、或 者(在所述电机作为发电机运行时)导致基于运动件运动而产生电流。
[0003] 电机的永磁体通常实施为表面磁体、转子辄中的块、或者具有不同几何形状的分 段式磁体。在此，所述永磁体例如可以完全由烧结的铁氧体或稀土材料构成。由以下磁性材 料构成永磁体也是公知的：在所述磁性材料中，尤其由铁氧体或稀土材料构成的磁性微粒 被结合到非磁性的基质材料中。这样的磁性材料的优点在于，其可以以简单的方式固结成 几乎任意形状(尤其通过压铸），同时也可良好地被切削加工。
[0004] 对于烧结的磁极构成磁环的、具有转子的电机而言，公知的是，这样构造磁极的形 状:并不产生闭合的表面，而是在磁极空隙区域中、即在相邻磁极之间的过渡部分中产生切 口。图1以示意图示出这样的电机。其包括转子，所述转子具有转子辄1以及环绕该转子辄1 的磁环2,所述磁环由四个磁极3构成。此外，电机包括环绕转子的定子4。由于磁极3的端面 的位于外部的区段5构造成平行地延伸，所以在磁极空隙区域中产生已提及的切口。当对磁 极3与磁辄1接触的接触面6进行切削式后加工时，那么各个磁极3可以在这些平行延伸的区 段5上良好地固定。因为磁极空隙附近的区域对磁通量增大在原则上没有显著贡献，所以由 于磁环2的切口造成的壁厚减小不会带来重大的电机功率损失。但是也可能的是，如果应当 构造光滑的转子表面(例如为了降低摩擦损失），就要用非磁性材料填充所述切口。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务是，以尽可能成本有利的方式制造在功率输出方面有利的电机。
[0006] 通过根据权利要求1所述的用于电机的机器部件以及通过根据并列权利要求所述 的用于制造这样的机器部件的方法来解决该任务。
[0007] 在从属权利要求中给出进一步的构型。
[0008] 根据第一方面，用于电机的机器部件、尤其是运动件设置有磁体组件，其包括沿布 置方向挨着布置的多个磁体元件(不同的极性），其中，通过至少一种包括"包含于基质材料 中的磁性微粒"的磁性材料的固结(Urf ormen)来构造所述磁体元件，其中，所述磁体元件中 的至少一个具有在布置方向上变化的厚度，其中，所述磁体组件被保护层覆盖，所述保护层 填充由于磁体组件的较小厚度而产生的凹陷。
[0009] 根据第二方面，提出用于制造用于电机的机器部件的方法，其中，磁体组件构造有 沿布置方向挨着布置的多个磁体元件，所述磁体元件通过磁性材料的固结制成，所述磁性 材料包括包含于基质材料中的磁性微粒。在此，产生具有在布置方向上变化的厚度的磁性 元件。此外，这样构造的磁体组件被覆盖以保护层，所述保护层填充由于磁体组件的变化的 厚度而产生的凹陷。
[001 0]通过磁体元件的变化的厚度，可以再现、改变所述磁体组件的磁体元件的布置方 向上的磁通量密度变化，并从而符合目的地在电动机的情况下影响转矩(尤其是该转矩在 磁体组件的布置方向上的变化)或在发电机的情况下影响在定子中感生的电压的变化。
[0011] 所述磁性材料尤其可以是塑化的磁性材料，其中，特别优选可通过压铸或者此类 方法例如注射压缩模塑来构造磁体元件。所述基质材料优选可以是(优选顺磁的)塑料并且 尤其优选是热塑性塑料。
[0012] 可以设置，直接借助固结来将磁体元件制成为具有变化的厚度，使得不需要用于 此的切削式后加工。由此不仅可以节省附加的加工耗费，而且也可避免磁性材料的废料。因 此磁体元件的变化的厚度的制造可以具有与在磁体组件具有恒定厚度的情况下相比相同 的制造成本，或者由于较少的材料投入而甚至具有较低的制造成本。
[0013] 此外，可以设置覆盖所述磁体组件的保护层(尤其由顺磁材料构成）。尤其是在电 机在腐蚀性环境中进行所设置的运行时（例如在用作燃料栗时），并且尤其是在将(尤其由 钕混合物和/或钐混合物构成的）稀土材料用作磁性微粒时，可以设置所述保护层，以便确 保对磁体元件的保护。此外，保护层用于补偿由于磁体组件的变化的厚度所引起的凹陷，使 得机器部件的表面的不平坦被减小或被填充。
[0014] 所述电机尤其可以是旋转电机，其中所述机器部件用作转子，所述转子可旋转地 支承在电机的定子内。磁体组件则尤其可以构造为围绕转子辄的（优选闭合的）磁环。但是 原则上，也可以将上述电机构型为线性电机或横向电机。
[0015]尤其地，在机器部件设置用于旋转式电机(旋转电机）的情况下，所述布置方向相 当于所述机器部件的周向，或者在机器部件设置用于横向电机的情况下，所述布置方向相 当于磁体元件的直线布置的方向。
[0016] 所述电机可以构造为或用作电动机或者发电机。
[0017] 在所述机器部件的优选构型中，还可以设置，磁体元件的变化的厚度这样产生:沿 布置方向布置的磁体元件在其靠近相邻磁体元件的边缘区域处具有较小的厚度。
[0018] 所述机器部件的扩展方案基于以下构思:如果在磁性材料对磁通量增大没有显著 贡献并从而对电机功率没有显著贡献的部位处省去相对较贵的磁性材料或者在较小的范 围内设置相对较贵的磁性材料，则可以降低用于制造电机的机器部件的成本。
[0019] 因此可以设置，在所述磁极空隙中构造磁体组件中的凹陷，所述凹陷由减少使用 相对昂贵的磁性材料产生。这导致节省用于制造机器部件的成本，而并不因此为包括所述 机器部件的电机带来重大的功率损失。
[0020] 当保护层同样通过固结来构造并且尤其成形到磁体组件上时，可以实现保护层的 简单并且成本有利的制造。在此，尤其可以借助塑化材料并且特别优选通过压铸或者同类 方法例如注射压缩模塑来进行所述固结，其中磁性材料以塑化的状态(并且在超压下)被引 入到模具中。
[0021] 这样固结的并且尤其成形到磁体组件上的保护层的另一优点可在于，保护层很大 程度上全面地接触磁环的面向该保护层的侧面，并从而也填充通过磁体元件的变化的厚度 构成的凹陷。因此，在所述凹陷中积聚相对大量的保护层材料，这可对尤其借助压铸或同类 方法制造保护层起有利作用。其原因在于，保护层材料在凹陷中的积聚使固结时的材料冷 却延迟，从而可以促进材料分布到保护层的其他区段中。
[0022] 此外，保护层的背离磁体组件的表面可以构造成基本上在布置方向上延伸。以这 种方式，在机器元件用于旋转电机的情况下，可以构造圆柱形的表面。
[0023] 因此有利地也可以设置，保护层的注射点，即通过将用于保护层的材料引入到(压 铸)模具中而在为此设置的注射部位处产生的部位，布置在保护层的区段中，所述区段布置 得与具有较小的磁体厚度的磁体组件区段、即凹陷重叠。特别优选地可以设置，在保护层的 所有布置得与厚度较小的磁体组件区段重叠的区段中都设置有至少一个注射点。
[0024] 通过基于材料积聚在由磁体组件构成的凹陷中而带来的更好的保护层材料分布， 可以使得能将保护层在其他区段中构造成与在磁体组件具有基本上恒定的厚度时可能的 情况相比具有较小厚度。保护层的该减小的厚度可以导致减小的磁气隙高度(所述磁气隙 高度包括保护层的厚度以及运动件与定子之间的实际气隙的高度)并从而导致气隙感应增 强。气隙感应增强则可用于提高电机功率，或者在电机功率能力基本上相同的情况下可用 于附加地减少所使用的磁性材料。
[0025] 根据另一方面，设置旋转式或横向式的电动机，其包括作为运动件的上述机器部 件以及至少还包括一个定子。
【附图说明】
[0026] 下文中将根据附图来进一步解释实施方式。其中，
[0027] 图1示出电机的横截面示图；和 [0028]图2以示意性剖视图示出电机。
【具体实施方式】
[0029] 图2示出旋转电机的横向于轴向方向的横截面示图，该旋转电机呈电动机形式。该 电动机包括作为机器部件的运动件，其呈在内部运转的转子的形式，所述转子可旋转地支 承在仅仅简化示出的柱形定子4之内。
[0030] 所述转子包括转子辄1以及围绕该转子辄1的、与该转子辄1抗扭连接的磁体组件 11，该磁体组件呈磁环2形式。在示出的实施例中，转子辄11同时构成转子轴。磁环2由多个 (在示出的实施例中由四个)磁体元件3组合成，所述磁体元件被对角分布地磁化并且在周 向（相当于磁体组件11的磁体元件3的布置方向）上在端侧相互邻接。因此磁环2闭合地构 造。也可能的是，将磁体组件11构造成彼此相邻的磁极在周向上在端侧并不接触。
[0031] 磁环2的磁体元件3构造有在周向上变化的厚度，其中，在相对于转子轴线的径向 上测量所述厚度。在此，每个磁体元件3的两个在周向上彼此邻接的端部区段32与磁体元件 3的相应的中间区段31相比具有较小的厚度。因此，每两个磁体元件3的邻接的端部区段32 构成磁环2的外侧表面中的一个凹陷12。
[0032] 通过压铸磁性材料来制造磁环2，所述磁性材料包括被嵌入在基质材料9中的磁性 微粒8。为此，磁性材料以塑化的形式被引入到(未示出的)所述磁性材料在那里硬化的压铸 模具中。在此，磁体元件3可以单独地或者共同地压铸。磁体元件3的磁化可以在压铸模具内 进行并且尤其在磁性材料的塑化状态下进行，或者也可以事后进行。
[0033] 如果这些磁体元件3共同地压铸为磁环2,那么还可以单独地压铸磁环2,使得所述 磁环在脱模之后才推装到转子辄1上。但是也可以将磁环2成型到转子辄1上。
[0034] 磁环2在外侧被顺磁的保护层10包围。该保护层尤其用于保护磁环2和尤其包含在 该磁环内的磁性微粒8免受腐蚀性环境影响，电动机运行时可能处于所述腐蚀性环境中。
[0035] 同样通过固结并尤其通过压铸来制造保护层10,其中，优选设置成型到(很大程度 上)硬化的磁环2上。在用于保护层10的（未示出的）压铸模具中，在以下区域中设置一个或 多个注射部位，所述区域相对于所有由磁环2构成的凹陷相对居中（在周向上看)地布置。经 由所述注射部位将设置用于构造保护层10的材料在压力下引入到压铸模具中。因此保护层 1 〇在所述注射部位区域中构成相应的注射点7。
[0036] 为了塑化而加热的、用于保护层10的材料从注射点7出发首先分布到凹陷中，然后 流到之后的保护层10的覆盖具有较大厚度的磁环2区段的区段中。由于为保护层10设置基 本上呈柱形的外部轮廓，所以保护层10的厚度在这些区段中与在覆盖磁环2凹陷的区段中 相比是较小的。
[0037] 原则上，借助压铸制造面式元件仅在确定的厚度面积比例(与多个参数有关)之内 可实现，原因在于，仅薄的压铸前沿相对快速地凝固，然后在压铸模具中的进一步扩展则受 到阻碍。
[0038] 通过所述转子构型使得能制造保护层10,所述保护层在覆盖具有较大厚度的磁环 2区段的区段中与在具有柱形磁环外表面并从而具有基本上恒定的保护层厚度的传统电动 机的情况下相比（在注射点数量相同的情况下)具有较小的厚度。这一方面因为具有较小厚 度的保护层10区段相对小（由于在周向上相对短）；另一方面因为通过磁环2凹陷中的材料 积聚构成的、具有较大厚度的保护层10区段作为蓄热池起作用，所述蓄热池在压铸期间延 缓保护层10材料的冷却。
[0039] 通过在覆盖具有较大厚度的磁环2区段的区段中减小保护层10的厚度，磁环2可以 进一步靠近定子4(由于公差原因，在转子和定子4之间的约0.5_的机械气隙通常是不能避 免的，以避免转子和定子4之间的、会增大摩擦的直接接触），由此提高气隙感应率，从而或 者可以增大气隙中的磁通量并由此提高电动机的功率能力，或者可以在电动机的功率能力 基本上不变的情况下实现使用较少的用于磁环2的磁性材料。所述转子构型的所述有利效 果不会被覆盖磁环2凹陷的区段中的相对厚的保护层10和构造在那里的具有较小厚度的磁 环2区段抵消，原因在于，在磁极3的与磁极空隙邻接的边缘区域中、即在气隙侧北极磁化部 和气隙侧南极磁化部的接触区中仅存在非常弱的磁化，使得这些区域对于气隙感应影响很 小并且因此磁环2在那里几乎是零磁场的。
[0040] 如果不考虑定子4铁芯中的磁压降(假设铁芯中的导磁系数μ无穷大），那么气隙感 应率与磁有效气隙δ的宽度(实际气隙（其也可以充注与空气不同的物质）和非磁性保护层 10的厚度之和)成反比。将磁有效气隙《咸小约0.2mm(这例如可通过所述转子构型而在覆盖 具有较大厚度的磁环2区段的保护层10区段中实现)例如可导致气隙感应率在理论上提高 25%，所述提高在考虑定子4铁芯中的实际导磁系数的情况下也总计还有约10 %至15%的 提高。该示例基于:实际气隙宽度为〇.5mm并且在柱形磁环的情况下(恒定的)保护层厚度为 0.5mm，所述保护层厚度在根据本发明的转子的保护层10的情况下在具有较小厚度的区段 中仅仅为0.3mm。
【主权项】
1. 一种用于电机的机器部件，尤其是运动件，所述机器部件具有磁体组件（11)，所述磁 体组件具有沿布置方向挨着布置的多个磁体元件(3)，其中，所述磁体元件(3)通过固结磁 性材料来构造，所述磁性材料包括包含于基质材料(9)中的磁性微粒(8)，其中，所述磁体元 件(3)中的至少一个具有在布置方向上变化的厚度，其中，所述磁体组件（11)被保护层（10) 覆盖，所述保护层填充由于所述磁体组件(11)的所述变化的厚度而产生的凹陷。2. 根据权利要求1所述的机器部件，其中，沿布置方向布置的磁体元件（3)在其朝向相 邻磁体元件(3)的边缘区域处具有较小的厚度。3. 根据权利要求1或2所述的机器部件，其中，在机器部件设置用于旋转电机的情况下 所述布置方向相当于该机器部件的周向，或者在机器部件设置用于横向电机的情况下所述 布置方向相当于所述磁体元件(3)的直线布置方向。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的机器部件，其中，通过固结来构造所述保护层 (10)〇5. 根据权利要求4所述的机器部件，其中，所述保护层（10)全面地接触所述磁体组件 (11)的面向该保护层的侧面。6. 根据权利要求4或5所述的机器部件，其中，所述保护层（10)的背离所述磁体组件 (11)的表面构造成基本上在布置方向上延伸。7. 根据权利要求6所述的机器部件，其中，所述保护层（10)的所述表面具有圆柱形的形 状。8. 根据权利要求4至7中任一项所述的机器部件，其中，在一个保护层（10)区段中布置 有一个注射点(7)，所述保护层区段布置成与具有较小厚度的磁体组件(11)区段重叠。9. 根据权利要求4至7中任一项所述的机器部件，其中，在所有这样的保护层（10)区段 中都布置有注射点(7):所述保护层区段布置成与具有较小厚度的磁体组件(11)区段重叠。10. -种用于制造用于电机的机器部件的方法，其中，磁体组件（11)构造有沿布置方向 挨着布置的多个磁体元件(3)，所述磁体元件通过磁性材料的固结制成，所述磁性材料包括 包含于基质材料中的磁性微粒，其中，产生磁性元件(3)，所述磁性元件具有在布置方向上 变化的厚度，其中，所述磁体组件（11)被保护层（10)覆盖，所述保护层补偿由于所述磁体组 件(11)的较小厚度而产生的凹陷。11. 根据权利要求10所述的方法，其中，所述磁性材料以塑化状态被引入到模具中。12. 根据权利要求10或11所述的方法，其中，用于构造所述保护层（10)的材料经由注射 部位被引入到模具的一区段内，所述区段布置成与具有较小厚度的磁体组件（11)区段重 叠。
【文档编号】H02K1/27GK106030986SQ201480063835
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年8月11日
【发明人】I·伊门多弗尔, E·弗拉尼克
【申请人】罗伯特·博世有限公司