本發(fā)明涉及用于軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子的磁體承載件，該磁體承載件包括制備成將多個(gè)磁體接納在磁體接納區(qū)域中的主體，其中，主體被設(shè)計(jì)為具有增強(qiáng)纖維的塑料體。本發(fā)明還涉及包括根據(jù)本發(fā)明的磁體承載件的用于軸向磁通馬達(dá)的轉(zhuǎn)子、以及包括根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的軸向磁通電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子以及其中配備有轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)從現(xiàn)有技術(shù)、例如從wo?2022/073533a1中是已知的。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括多個(gè)磁體以及用于固定磁體的磁體承載件，磁體利用該磁體承載件相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轂部定位在周緣上，其中，磁體承載件比磁體徑向向外延伸得更遠(yuǎn)，并且該磁體承載件在對(duì)磁體進(jìn)行定位的周緣處具有第一軸向?qū)挾?，并且在磁體的徑向外側(cè)形成有加寬部分，該加寬部分具有大于第一軸向?qū)挾鹊牡诙S向?qū)挾取?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的磁體承載件，以便減少已知解決方案的缺點(diǎn)、特別是提高磁體承載件和/或轉(zhuǎn)子在軸向方向上的剛度。

2、該目的在根據(jù)本發(fā)明的通用磁體承載件中實(shí)現(xiàn)，其中，主體連接至帶狀插入件/帶狀件/保持器，帶狀插入件/帶狀件/保持器與主體分離并位于磁體接納區(qū)域的徑向外側(cè)，但是與主體的外邊緣間隔開(kāi)。

3、換句話說(shuō)，本發(fā)明涉及一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子、特別是軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子。這種類(lèi)型的機(jī)器從各種應(yīng)用中是已知的，并且例如在用作用于車(chē)輛的牽引機(jī)器時(shí)具有許多特殊的特征和優(yōu)點(diǎn)。存在各種基本形式或設(shè)計(jì)的軸向磁通電機(jī)，其在轉(zhuǎn)子和/或定子的可變布置方面有所不同。下面描述的本發(fā)明涉及i型布置和h型布置。i型布置由內(nèi)部轉(zhuǎn)子限定，并且h型布置由兩個(gè)外部轉(zhuǎn)子限定。還存在具有甚至更多個(gè)轉(zhuǎn)子和定子的兩種布置的各種組合。原則上，所描述的本發(fā)明在技術(shù)上可以用于所有布置、優(yōu)選地用于緊湊安裝空間中的高速大直徑機(jī)器。

4、wo?2022/073533?a1中已知的磁體承載件——也被稱(chēng)為帶狀件——在某些位置中也可以沿軸向方向突出，由此部分地、完全地或進(jìn)一步與布置結(jié)構(gòu)的機(jī)械氣隙交疊。

5、另外，帶狀件/磁體承載件的剛度對(duì)其在整個(gè)盤(pán)狀件的速度下的穩(wěn)定性和/或應(yīng)力狀態(tài)也有影響。用于獲得較高的剛度程度的帶狀材料是高模量(hm-cfrp纖維)或超高模量(uhm-cfrp纖維)的碳纖維，其在基體中圍繞轉(zhuǎn)子連續(xù)地卷繞，或者作為預(yù)制或部分預(yù)制的部件被壓制在轉(zhuǎn)子上。

6、在此處為了提高承載件材料的穩(wěn)定性/剛度而提出的解決方案中，在磁體接納區(qū)域的徑向外側(cè)插入有單獨(dú)的帶狀插入件，但是該帶狀插入件與磁體承載件的外邊緣間隔開(kāi)。這提供了許多優(yōu)點(diǎn)。在合適的負(fù)載下，與其他復(fù)合材料或金屬相比，這些材料具有高于平均水平的疲勞強(qiáng)度和非常高的可支承負(fù)載循環(huán)次數(shù)。通過(guò)插入由hm-cfrp纖維或uhm-cfrp纖維制成的帶狀插入件，可以降低磁體承載件/帶狀件的凹口敏感性。此外，還可以減少或消除卷繞磁體、周?chē)Y(jié)構(gòu)和磁體承載件上的剛度變化或負(fù)載變化。在高速和大直徑的情況下、即在高功率密度下產(chǎn)生的局部效應(yīng)會(huì)減小。盤(pán)狀件在軸向方向上——即在施加有回轉(zhuǎn)力時(shí)——自然產(chǎn)生的相對(duì)較低的剛度可以抵消盤(pán)狀件的變形。通過(guò)減少或消除盤(pán)狀件的變形，可以減小所需的間隙尺寸，從而提高軸向磁通電機(jī)的功率密度和效率。

7、因此，本發(fā)明對(duì)該問(wèn)題的解決方案是提高磁體承載件的剛度，并且因此提高整個(gè)轉(zhuǎn)子的剛度。

8、為此目的，用于軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子的磁體承載件連接至主體，該主體制備成將多個(gè)磁體接納在磁體接納區(qū)域中，所述磁體承載件包括帶狀插入件。主體被設(shè)計(jì)為具有增強(qiáng)纖維的塑料體。帶狀插入件被設(shè)計(jì)為單獨(dú)的部件并且在磁體接納區(qū)域的徑向外側(cè)連接至主體，但是與主體的外邊緣間隔開(kāi)。

9、因此，磁體承載件由具有不同性質(zhì)的兩個(gè)單獨(dú)的部件制成。

10、有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中要求保護(hù)并且在下面進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明。

11、有利地，主體由與帶狀插入件不同的材料制成，使得不同的材料性質(zhì)產(chǎn)生不同的相互作用。例如，如果所使用的兩種材料中的一種材料具有比另一種材料更高的剛度，則可以改善材料的剛度，并且因此改善轉(zhuǎn)子的剛度。這意味著磁體承載件的不同性質(zhì)可以通過(guò)不同的材料性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

12、帶狀插入件優(yōu)選地設(shè)置成使得與從磁體接納區(qū)域延伸至主體的外邊緣的邊緣部段相比，帶狀插入件具有更高的橫向負(fù)載能力和/或更高的拉伸強(qiáng)度和/或更高的斷裂伸長(zhǎng)率。這致使到主體和主體的邊緣部段的負(fù)載傳遞得以改善。這意在減弱局部應(yīng)力峰值，并且因此使負(fù)載傳遞均勻，并且產(chǎn)生用于主體的良好的表面。所使用的材料的剛度是次要的。只有所使用的材料的縱向斷裂伸長(zhǎng)率是非常重要的。在約55％的纖維體積含量下的縱向斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到或高于1％。

13、用于補(bǔ)償離心力、特別是離心作用力的邊緣部段優(yōu)選地具有比帶狀插入件更高的剛度和/或更高的強(qiáng)度。這減少了磁體承載件/帶狀件在徑向方向上的可變形性，使得磁體承載件即使在高速和大半徑的情況下也具有高度的強(qiáng)度，并且確保了軸向磁通電機(jī)的效率。

14、邊緣部段優(yōu)選地具有t形橫截面或矩形橫截面。在邊緣部段具有t形橫截面的情況下，磁體承載件在徑向外側(cè)接收的慣性矩的面積增大。這抵消了由于作用在轉(zhuǎn)子上的離心力而產(chǎn)生的變形。這意味著磁體承載件通過(guò)t形設(shè)計(jì)而在其徑向外側(cè)部上被加固。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以減小轉(zhuǎn)子與定子之間的技術(shù)氣隙、即可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。

15、在有利實(shí)施方式中，磁體接納區(qū)域由主體限定，該主體在磁體接納區(qū)域處形成有兩個(gè)壁。

16、有利地，主體和/或帶狀插入件由其中散布有玻璃纖維和/或碳纖維的環(huán)氧樹(shù)脂基體、酚醛樹(shù)脂基體、聚酯樹(shù)脂基體或乙烯樹(shù)脂基體制成。這樣的碳纖維是優(yōu)選的，該碳纖維實(shí)現(xiàn)了在250gpa至400mpa范圍內(nèi)、特別優(yōu)選地350mpa的剛度、以及在700mpa至1200mpa范圍內(nèi)的縱向拉伸強(qiáng)度、特別是1130mpa的縱向拉伸強(qiáng)度、以及800mpa的分體式盤(pán)狀件強(qiáng)度。由于其性質(zhì)，縱向斷裂伸長(zhǎng)率小于1％。

17、優(yōu)選地，帶狀插入件在徑向方向上的最大高度為磁體承載件的高度的50％。

18、本發(fā)明還涉及一種用于軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括根據(jù)本發(fā)明的磁體承載件。

19、本發(fā)明還涉及一種軸向磁通電機(jī)，該軸向磁通電機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在操作期間與定子相互作用。由于磁體承載件和轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，可以減小轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙，以便提高軸向磁通電機(jī)的效率。這致使軸向磁通電機(jī)的功率密度增加。

技術(shù)特征：

1.一種用于軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子(2)的磁體承載件(1)，所述磁體承載件包括主體(3)，所述主體制備成將多個(gè)磁體(4)接納在磁體接納區(qū)域中，其中，所述主體(3)被設(shè)計(jì)為具有增強(qiáng)纖維的塑料體，其特征在于，所述主體(3)連接至帶狀插入件(5)，所述帶狀插入件與所述主體(3)分離并位于所述磁體接納區(qū)域的徑向外側(cè)，但是與所述主體(3)的外邊緣間隔開(kāi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁體承載件(1)，其特征在于，所述帶狀插入件(5)由與所述主體(3)不同的材料制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁體承載件(1)，其特征在于，所述帶狀插入件(5)設(shè)置成使得與從所述磁體接納區(qū)域延伸至所述主體(3)的所述外邊緣的邊緣部段(6)相比，所述帶狀插入件具體地具有更高的橫向負(fù)載能力和/或更高的拉伸強(qiáng)度和/或更高的斷裂伸長(zhǎng)率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁體承載件(1)，其特征在于，與所述帶狀插入件(5)相比，用于補(bǔ)償離心力的所述邊緣部段(6)具有更高的剛度和/或更高的強(qiáng)度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁體承載件(1)，其特征在于，所述邊緣部段(6)具有t形橫截面或矩形橫截面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的磁體承載件(1)，其特征在于，所述磁體接納區(qū)域由所述主體(3)限定，所述主體在所述磁體接納區(qū)域處形成有兩個(gè)壁。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的磁體承載件(1)，其特征在于，所述主體(3)和/或所述帶狀插入件(5)由其中散布有玻璃纖維和/或碳纖維的環(huán)氧樹(shù)脂基體、酚醛樹(shù)脂基體、聚酯樹(shù)脂基體或乙烯基樹(shù)脂基體制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)所述的磁體承載件(1)，其特征在于，所述帶狀插入件(5)在徑向方向上的最大高度為所述磁體承載件(1)的高度的50％。

9.一種用于軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)子(2)，所述轉(zhuǎn)子包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的磁體承載件(1)。

10.一種軸向磁通電機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子(2)，所述轉(zhuǎn)子在操作期間與定子相互作用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于軸向磁通馬達(dá)的轉(zhuǎn)子(2)的磁體承載件(1)，該磁體承載件包括主體(3)，該主體被設(shè)計(jì)成將多個(gè)磁體(4)接納在磁體接納區(qū)域中，其中，主體(3)呈帶有增強(qiáng)纖維的塑料體的形式，其中，主體(3)連接至帶狀插入件(5)，該帶狀插入件與主體(3)分離并位于磁體接納區(qū)域的徑向外側(cè)，但是與主體(3)的外邊緣間隔開(kāi)。本發(fā)明還涉及具有根據(jù)本發(fā)明的磁體承載件的用于軸向磁通馬達(dá)的轉(zhuǎn)子(2)、以及具有根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子(2)的軸向磁通馬達(dá)。

技術(shù)研發(fā)人員：卡斯滕·索南塔格,丹尼爾·馬勒,約翰·奧斯瓦爾德
受保護(hù)的技術(shù)使用者：舍弗勒技術(shù)股份兩合公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/26