用于磁阻电机的转子和制造这种转子的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于磁阻电机、特别是同步磁 阻电机的转子、一种根据权利要求17的前序部分所述的制造这种转子的方法以及一种根据 权利要求19的具有这种转子的磁阻电机。
【背景技术】
[0002] 随着电子发动机控制装置的功能性的提高，对于出于成本原因目前为止主要以与 电网频率相关的固定转速工作的应用领域，转速可变的驱动装置越来越得到关注。例如用 于冷却领域的通风机针对所要求的峰值负荷设计，但主要在部分负荷区域中工作。这里根 据用于通风机的电机的类型，能实现的效率小于设计点。
[0003] 近几年，对于转速可变的应用场合，永磁激励的同步电机已经得到验证(特别是无 刷电子整流电机）。这种同步电机在用作最高具有约IOkW功率的通风技术驱动装置时装备 有控制电子装置。这种永磁激励的电机的效率在低的或中等的功率范围内明显高于AC-鼠 笼式转子电机的效率，并且在结构尺寸较小时还具有达到未来的IE4效率级别的潜力。
[0004] 但不利的是，必要的永磁材料仅能在有限的温度范围内使用。此外，特别是对于高 功率材料、如钕铁硼，价格状态非常不稳定并且由于世界范围的高需求有升高的趋势。此外 不利的是，安装过程、如磁体的粘结和磁化要求特别细心并且因此会导致明显提高成本。
[0005] 对驱动装置的能量需求越来越多地不仅是在最佳的条件下考察，而且是在实际的 或中等的载荷条件下确定。特别是在通风技术中，所述的驱动功率是针对峰值负荷设计的； 但最常见的运行状态明显低于这个值。根据具体设计方案，永磁激励的同步电机的效率在 部分负荷范围内明显更小。在考察生命周期成本时这可能是不利的。
[0006] 完全不需要磁体工作的磁阻电机区分为开关磁阻电机和同步磁阻电机。开关磁阻 电机具有高的、由原理引起的转矩波动。所述转矩波动可以通过同步磁阻电机降低到与永 磁激励电机类似的程度。
[0007] 由于永磁体材料的价格持续升高，在最高数十千瓦的功率范围内越来越多地使用 同步磁阻电机作为内转子电机。对此有贡献的还有，改进了并且能够较为简单地实现无传 感器的转子位置检测系统。
[0008] 原则上磁阻电机以多相分布的绕组和多相齿形线圈绕组工作。由定子绕组产生的 多极磁场向转子施加磁吸力，转子根据定子的极数而仅具有整数个的磁特性 (AusprSgimg )。由此，转子的磁特性对准旋转的定子磁场的方向，从而转子与定子磁 场的极同步地运行。通过磁阻（导磁性），在通过磁特性预先规定的优选方向上由每个极对 产生力，所述力使得在定子的激励磁场和转子的特性之间实现同步。
[0009]已知的磁阻电机具有由导磁材料组成转子叶片，所述转子叶片保持在由导磁性较 差的材料组成的转子外壳的基体中。同步运行由于激励磁通量的高频谐波或由于交变载荷 引起的交变力矩受到不利影响，它们导致转子叶片中的通量变化。由此对这种磁阻电机的 同步运行产生不利影响。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是，这样构成所述类型的转子、所述类型的方法和所述类型的磁阻 电机，使得能够简单且经济地制造和加工转子，并且利用所述转子能确保磁阻电机良好的 同步。
[0011] 所述目的对于所述类型的转子根据本发明利用权利要求1特征部分的特征、对于 所述类型的方法根据本发明利用权利要求17的特征部分的特征并且对于所述类型的磁阻 电机根据本发明利用权利要求19的特征部分的特征来实现。
[0012] 在根据本发明的转子中，转子叶片埋入基体中，使得所述基体在内部或外部完全 覆盖转子叶片。所述基体以这种方式在转子的内侧或外侧上构成闭合的外壳。在内侧上具 有闭合环绕的外壳的转子可以用于内转子电机，而在外侧上具有闭合环绕的外壳的转子可 以用于外转子电机。这种基体使得转子具有高强度和高稳定性。
[0013] 基体可以由塑料组成。在这种情况下为了构成分磁环(Kurzschlusswicklung)，要 求使用相应导电的附加材料。
[0014] 在一个有利的实施形式中，基体也可以由金属材料组成，特别是由铝组成。此时， 转子可以用得到验证的方式由铝压力铸造法制成。在这种实施形式中，金属材料不仅用于 构成基体，而且同时还用于实现磁通稳定化。
[0015] 转子叶片可以由一体的金属板组成。
[0016] 但转子叶片也可以由层状的金属板片制成。这些金属板片相互叠置并以适当的方 式相互连接、例如粘结。
[0017] 在一个有利的实施形式中，横向于转子轴线观察，转子叶片的纵向中平面与转子 的轴向平面形成一个角度。这种构型有助于实现装备有所述转子的磁阻电机良好的同步。
[0018] 转子叶片这里有利地构造成，使得横向于转子的轴线观察，转子叶片的纵向边缘 平行于转子叶片的纵向中平面延伸。
[0019] 在根据本发明的转子中，转子叶片优选位于两个回转环(Riickschlussring)之间。 磁力线从回转环出发相互反向地分别延伸进入转子叶片并经由在圆周方向上分别相邻的 转子叶片返回回转环。以这种方式，每个转子叶片配设两个磁通回路，其中一个磁通回路延 伸经过一个回转环，而另一个磁通量回路延伸经过另一个回转环。通过这种构成方式，实现 了装备有这种转子的磁阻电机特别好的同步。
[0020] 在磁通沿轴向方向的分布中，来自定子的磁通被分成两个轴向分量。分隔线沿圆 周方向在转子叶片的中心延伸。对于这两个磁通分量通过回转环的相应回转允许最佳地利 用转子的引导磁通的铁部件。由此还可以非常简单地补偿轴向力。
[0021] 磁通分布在同步磁阻电机的转子中沿圆周方向进行，沿径向离开定子的磁通量(d 轴)分成两个圆周分量，它们被引导彼此反向地穿过两个相邻的转子叶片。
[0022] 当回转环能松开地、优选利用螺钉与转子叶片连接时，则实现了转子简单且经济 的制造。
[0023] 螺钉有利地旋入转子叶片的窄边中，所述转子叶片以所述窄边面式地贴靠在回转 环上。由此实现了磁力线从转子叶片向回转环良好的过渡。
[0024] 回转环构造成环形的并且分别位于转子的一个径向平面中。
[0025] 有利地在一个回转环上连接罩盖，所述罩盖与回转环构造成一体的。利用罩盖可 以在一个端部封闭转子。
[0026] 在一个优选的实施形式中，罩盖在内侧设有覆盖件，所述覆盖件由导电的材料组 成。
[0027] 这里有利的是，覆盖件与基体一体地构成。
[0028] 有助于实现转子的简单结构的是，从罩盖上伸出突起，转子轴的一个端部固定在 所述突起中。
[0029] 在另一个根据本发明的实施形式中，转子叶片与转子底部一体地构成。在这种情 况下，转子叶片可以和转子底部一起简单由一块金属板冲压而成。在转子底部到转子叶片 的过渡区域中设置至少一个分磁环。
[0030] 这里可能涉及这样的构成方案，即，所有的转子叶片具有一个共同的分磁环。所述 分磁环在这种情况下构造成环形的。
[0031 ]但也可以是每个转子叶片在过渡区域中具有自己的分磁环。
[0032]在根据本发明的方法中，作为用于制造转子叶片的原材料采用金属板，由所述金 属板冲裁成星形的初级体。所述初级体的臂部接着相对于连接这些臂部的中间部分从初级 体的平面中弯出，以便形成转子叶片。以这种方式可以简单且经济地通过冲压过程制造转 子叶片。接着通过基体的材料保持固定与转子底部一体构成的转子叶片。为此，可以采用对 转子叶片和转子底部的塑料包围注塑或者也可以采用铝压力铸造法。
[0033]当转子叶片应由层状的金属板片组成时，由金属板冲裁出多个星形的初级体，接 着将这些初级体相互叠置并以适当的方式相互连接。这样形成的层状初级体的臂部接着从 初级体的平面中弯出，以便形成转子叶片。
[0034] 这里有利的是，各个初级体的轮廓形状在尺寸上略微不同，由此在弯曲过程中转 子叶片具有希望的相同的轮廓形状。
[0035] 根据本发明的磁阻电机的特征在于非常好的同步。利用这种磁阻电机，特别是当 所述磁阻电机构造成同步磁阻电机时，能够实现与永磁激励同步电机的电机效率相近的电 机效率。这种磁阻电机不需要永磁体。定子对应于传统异步电机的定子。坚固性和温度敏感 性与异步电机的情况相近。
[0036] 本申请的主题不仅有各权利要求得出，而且也通