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旋转电机


技术摘要:
本发明涉及一种旋转电机(1),具有定子(2)和能够围绕旋转轴线(6)相对于定子(2)旋转的转子(4)。转子(4)具有环形的反应元件(5),其沿反应元件圆周(11)围绕旋转轴线(6)延伸,并且具有多个沿着反应元件圆周(11)连续地布置的可磁化区域(25),其中,在两个相邻的可磁化区域(25  全部
背景技术:
旋转电机具有定子和能够相对于定子绕旋转轴线旋转的转子。定子和/或转子具 有用于产生磁场的磁体。磁体是电磁体和/或永磁体,并且通常沿着围绕旋转轴线的圆布置 在定子和/或转子上。在大型旋转电机的情况下,也就是说在这些圆具有大半径的情况下, 相应地需要多的和/或大的磁体。这导致这种机器的磁体装配的高成本。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种旋转电机,该旋转电机尤其在磁体装配的成本方面得到 了改善。 该目的通过权利要求1的特征实现。 本发明的有利设计方案是从属权利要求的主题。 根据本发明的旋转电机具有定子和能够相对于定子绕旋转轴线旋转的转子。转子 具有环形的反应元件,该反应元件沿着围绕旋转轴线的反应元件圆周延伸并且具有沿着反 应元件圆周连续地布置的多个可磁化区域,其中,在两个相邻的可磁化区域之间分别布置 有一个非磁性区域。定子具有两个有源部件部段的至少一个部段对,反应元件圆周的圆弧 在两个有源部件部段之间延伸。每个部段对的第一有源部件部段具有沿圆弧走向连续地布 置的多个电磁体,并且部段对的第二有源部件部段具有沿圆弧走向连续地布置的多个永磁 体。 在根据本发明的旋转电机中,仅定子具有有源的磁性部件、即电磁体和永磁体,而 转子没有这种磁性部件并且只具有带有可磁化区域的反应元件。 另外,相互作用的电磁体和永磁体布置在反应元件的不同侧面上。通过电磁体和 永磁体的这种布置,永磁体不会减小用于定子的有源部件中的电磁体的绕组线圈的安装空 间。通过优化绕组线圈在其中延伸的槽的槽几何形状,这能够改善电磁体的绕组线圈的几 何布置,并进而与电磁体和永磁体布置在电机的同一有源部件中相比,能够改善磁回路和 电机的效率。 此外,由于永磁体与电磁体间隔开地布置在反应元件的另一侧面上,因此永磁体 不会由于电磁体而显著升温。由此,改进了电机的效率,因为通过永磁体的加热而产生的损 失被降低了,或者与电磁体和永磁体布置在机器的同一有源部件中的情况相比,为了达到 期望的效率使用低成本的永磁体,例如使用具有相对较轻的稀土的永磁体。 与将电磁体和永磁体布置在反应元件的同一侧面上相比,将电磁体和永磁体布置 在反应元件的不同侧面上还减小了定子在反应元件上的吸引力。由此,减轻了反应元件的 轴承的负荷,或者与将电磁体和永磁体布置在反应元件的同一侧面上相比,能够使用反应 元件的低成本的支承。 4 CN 111602327 A 说 明 书 2/5 页 此外,电磁体和永磁体布置在有源部件部段中,有源部件部段分别仅布置在反应 元件圆周的圆弧区域中,也就是说仅布置在反应元件圆周的部分区域中。由此,定子能够模 块化地装配有源部件部段,有源部件部段的数量和布置方式能够灵活地适应于电机的相应 要求。特别地,通常不沿反应元件的整个圆周来布置电磁体和永磁体,因此,与沿反应元件 的整个圆周布置磁体相比,磁体的数量和定子的磁体装配的成本也能够降低。 本发明的一个设计方案提出:每个部段对的有源部件部段布置在反应元件的关于 反应元件圆周径向对置的侧面处。与例如将有源部件部段布置在反应元件的关于旋转轴线 的轴向上对置的侧面处相比,本发明的设计方案通常能够实现转子与待被电机驱动的元件 的更简单的耦合,因为有源部件部段在反应元件的径向对置的侧面处的布置实现了反应元 件与待驱动元件的直接轴向连接。 本发明的另一设计方案提出:定子具有多个部段对,它们沿着反应元件圆周以彼 此等距地间隔开的方式布置。本发明的该设计方案使得有源部件部段在反应元件上的作用 比一个段部对或多个部段对例如在反应元件圆周的仅一个区域中的布置更均匀。 本发明的另一设计方案提出:定子具有偶数个部段对,每两个相邻的部段对的第 一有源部件部段布置在反应元件的不同侧。换句话说,本发明的设计方案提出:第一有源部 件部段沿着反应元件圆周交替地布置在反应元件的不同侧,并且第二有源部件部段同样沿 着反应元件圆周交替地布置在反应元件的不同侧。由此,抵消了有源部件部段在反应元件 上的吸引力,这还减轻了反应元件的支承的负荷。 本发明的另一个设计方案提供了一种用于将反应元件支承在定子上的轴承装置。 由此,能够通过轴承装置调节和遵守反应元件与定子的有源部件之间的很小的气隙,由此, 通过有源部件能够有利地在反应元件上施加很高的转矩。 本发明的另一设计方案提出:反应元件以在垂直于旋转轴线的平面中相对于定子 移动的方式被支承。换句话说,本发明的该设计方案提出:反应元件不仅绕旋转轴线可旋转 地、而且可滑动地支承在垂直于旋转轴线的平面中,例如通过前述轴承装置也能够实现该 平面中的小位移。由此,能够有利地补偿制造公差和反应元件和/或有源部件的取决于热的 膨胀变化。 本发明的另一个设计方案提处了一种冷却装置,用于冷却全部第一有源部件部段 和/或全部第二有源部件部段。由此,这能够有利地减少由于有源部件部段的电磁体和/或 永磁体的升温而引起的损耗,从而提高电机的效率。 本发明的另一种设计方案提出:每个第二有源部件部段的两个相邻的永磁体具有 相反的磁极。由此,能够有利地通过永磁体来实现磁驱动。 本发明的另一设计方案提出:每个部段对的第一有源部件部段的每个电磁体与部 段对的第二有源部件部段的两个相邻的永磁体相对置。由此,有利地使第二有源部件的永 磁体的布置适应于第一有源部件的电磁体的布置。 本发明的另一设计方案提出:每个部段对的第一有源部件部段具有十二个电磁 体。例如,在此,反应元件在每个部段对的区域中具有十七个或十九个可磁化区域。在第一 有源部件部段中的十二个电磁体的布置以及在这十二个电磁体的区域中的反应元件的十 七或十九个可磁化区域的布置令人惊喜地被证明是特别有效的。 本发明的另一设计方案提出:利用三相电流系统对每个部段对的第一有源部件部 5 CN 111602327 A 说 明 书 3/5 页 段的电磁体馈电,其中,每个电磁体被分配电流系统的一相。有利地,这能够实现使用三相 电流系统来运行电机。在此,例如电流系统的每相的电磁体在此形成每两个相邻的具有相 互不同的磁极的电磁体的磁体对,在每相的两个磁体对之间分别存在其他两相中的每一个 的一个磁体对,并且相互不同的相的两个相邻的电磁体具有相同的磁极。在此,电流系统的 相的电磁体理解为分配给该相的电磁体。已经证明,电磁体的相和其极性的前述分配是特 别有利的。 本发明的另一设计方案提出:反应元件的非磁性区域由陶瓷材料制成。由于陶瓷 材料的磁特性和机械特性,其特别适合用于制造反应元件的非磁性区域。 本发明的另一设计方案提出:反应元件的可磁化区域由软磁性材料制成。软磁性 材料能够很容易地在磁场中被磁化,并且因此特别有利地用于制造反应元件的可磁化区 域。 附图说明 结合以下结合附图更详细解释的实施例的描述,能够更清楚地理解本发明的上述 特性、特征和优点以及实现它们的方法和方式。图中示出: 图1示出了旋转电机的第一实施例的截面图,该截面图具有垂直于电机旋转轴线 的截面; 图2示出了两个有源部件部段的部段对和旋转电机的反应元件的截面图; 图3示出了旋转电机的两个有源部件部段的部段对和反应元件的立体图; 图4示出了旋转电机的第一有源部件的截面图; 图5示出了旋转电机的第二设计方案的截面图,该截面图具有截面,电机的旋转轴 线位于该截面中。 在图中,对应的部分设置有相同的附图标记。
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