本发明涉及一种旋转磁阻电机的转子，该转子具有围绕旋转轴线的旋转方向，其中，转子在旋转方向上观察包括具有不同磁阻的区域，其中，这些区域中的包括具有μr>50的第一磁导率的材料的区域形成具有该转子的极数2p的极，其中，这些区域与非磁性材料邻接，其中，极距在旋转方向上观察从具有比第一磁导率小的、μr<5的第二磁导率的区域的中心延伸至下一个具有第二磁导率的区域的中心，其中，具有第二磁导率的区域的宽度在旋转方向上观察至少在转子的表面上在极距的1％与50％之间，其中，极的径向深度至少在局部对应于极距的圆弧长度的10％以上。
背景技术：
专利文献ep2775591a1公开了一种旋转磁阻电机的转子，该转子具有围绕旋转轴线的旋转方向，其中，该转子在旋转方向上观察包括具有不同磁阻的区域，其中，包括具有良好磁导率(μr>50)的材料的区域形成具有该转子的极数2p的极，其中，这些区域被非磁性材料(μr<5)包围，其中，极距在旋转方向上观察从一个非磁性区域的中心延伸至下一个非磁性区域的中心。
已公开的旋转磁阻电机的转子的缺点是磁阻电机的小转矩。
技术实现要素：
因此，本发明所基于的目的在于，改善这种磁阻电机的转矩。
该目的通过一种旋转磁阻电机的转子实现，该转子具有围绕旋转轴线的旋转方向，其中，转子在旋转方向上观察包括具有不同磁阻的区域，其中，这些区域中的包括具有μr>50的第一磁导率的材料的区域形成具有该转子的极数2p的极，其中，这些区域与μr<5的非磁性材料邻接，其中，极距在旋转方向上观察从具有比第一磁导率小的、μr<5的第二磁导率的区域的中心延伸至下一个具有第二磁导率的区域的中心，其中，具有第二磁导率的区域的宽度在旋转方向上观察至少在该转子的表面上在极距的1％与50％之间，其中，极的径向深度至少在局部对应于极距的圆弧长度的10％以上，其中，具有第二磁导率的区域具有用于增加磁阻电机的转矩的永磁材料。
此外，该目的通过具有这种转子的旋转磁阻电机实现。
优选地，第一磁导率为μr>500。
例如，具有第一磁导率的材料可以是结构钢、硅钢片或铁钴合金。
具有μr>2000、尤其3000<μr<4000的磁导率的材料是特别合适的。
例如，具有较小的第二磁导率的材料可以是不锈钢、空气、铝、铜、木材、橡胶或塑料。
有利地，具有较小的第二磁导率的材料还是不导电的，例如是塑料。
这样设计的转子的一个优点是，使磁阻电机中通常小的转矩或通常小的转矩常数变大。
这样设计的转子的另一个优点是，仅产生小的电阻损耗。此外，仅产生小的铁损。因此，所描述的转子具有高的能量效率。
本发明的另一个优点是，具有基于磁阻原理的旋转运动的电机是低成本的。
根据本发明，转子具有永磁材料。这用于增加转矩。在此，具有第二磁导率的区域例如可以完全由永磁材料构成或者可以配备有单独的永磁体。例如，叠片组可以配备有永磁体。
优选地，将稀土磁体、例如钕铁硼和/或衫钴用作永磁材料。但是，也可以将钢、铝镍钴、铋锰磁性合金和/或铁氧体用作永磁材料。另外，还可以将磁性塑料材料用作永磁材料。
在本发明的一个有利的设计方案中，永磁材料具有径向磁化。
这用于增加气隙中的磁场强度。
这对转矩的增加具有积极影响。在此，转矩可以增加1.5至2倍。
在本发明的另一个有利的设计方案中，包括具有μr>50的第一磁导率或第三磁导率的材料的另外的区域与旋转轴线基本同心地延伸，以实现磁回路。
优选地，μr>500适用于第一磁导率或第三磁导率。
这优选地用于优化磁阻电机的效率，因为气隙中的磁场强度增加了。这表示，在转矩相同时需要较小的电流，或者在电流相同时实现较大的转矩。
例如，具有第三磁导率的材料可以是结构钢、硅钢片或铁钴合金。
具有μr>2000的磁导率的材料是特别合适的。
但是，也可以通过转子的轴实现磁回路。
在本发明的另一个有利的设计方案中，这些区域与至少一个连接元件连接。
连接元件用于将至少两个所述区域彼此连接。
连接元件可以由至少一种连接方式产生，该连接方式例如是粘接、焊接、钎焊、硬焊和/或捆绑。
连接元件也可以被实施为销子、销钉、铆钉和/或钉子并且优选地具有金属和/或其他材料。
在本发明的另一个有利的设计方案中，连接元件被实施为螺栓。
实施为螺栓的连接元件由于容易安装而是有利的。
优选地，将导磁材料用作螺栓的材料。但是，可以使用所有类型的螺栓材料。
优选地，至少一个螺栓将包括具有第一磁导率的材料的区域与轴连接。
优选地，至少一个螺栓将包括具有第一磁导率的材料的区域与包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接并且与轴连接。
优选地，至少一个螺栓将包括具有第一磁导率的材料的区域与包括具有第二磁导率的材料的区域连接并且与包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接，还与轴连接。
优选地，螺栓将每个包括具有第一磁导率的材料的区域分别与轴连接。
优选地，螺栓将每个包括具有第一磁导率的材料的区域分别与优选位于下方的包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接并且与轴连接。
优选地，螺栓将每个包括具有第一磁导率的材料的区域分别与优选位于下方的包括具有第二磁导率的材料的区域连接并且与优选位于下方的包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接，还与轴连接。
优选地，每个螺栓基本上居中地布置在轴的轴向前端与轴向后端之间。
轴优选被实施为空心轴。
在本发明的另一个有利的设计方案中，连接元件包括两个螺栓。
优选地，刚好两个螺栓将包括具有第一磁导率的材料的区域与轴连接。
优选地，刚好两个螺栓将包括具有第一磁导率的材料的区域与包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接并且与轴连接。
优选地，刚好两个螺栓将包括具有第一磁导率的材料的区域与包括具有第二磁导率的材料的区域连接并且与包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接，还与轴连接。
优选地，刚好两个螺栓将每个包括具有第一磁导率的材料的区域分别与轴连接。
优选地，刚好两个螺栓将每个包括具有第一磁导率的材料的区域分别与优选位于下方的包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接并且与轴连接。
优选地，刚好两个螺栓将每个包括具有第一磁导率的材料的区域分别与优选位于下方的包括具有第二磁导率的材料的区域连接并且与优选位于下方的包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的另外的区域连接，还与轴连接。
优选地，两个螺栓中的一个螺栓基本布置在轴的轴向前端，并且两个螺栓中的另一个螺栓基本布置在轴的轴向后端。
在本发明的另一个有利的设计方案中，这些区域通过材料连接相连。
这种连接可以由至少一种连接方式产生，该连接方式例如是粘接、焊接、钎焊和/或硬焊。
所述连接方式实现了材料配合的连接。
在本发明的另一个有利的设计方案中，这些区域通过力配合连接相连。
这种连接可以由至少一种连接方式产生，该连接方式例如是捆绑。
所述连接方式实现了力配合的连接。
在本发明的另一个有利的设计方案中，这些区域平行于旋转轴线地布置。
在本发明的另一个有利的设计方案中，这些区域相对于旋转轴线倾斜地布置。
这种布置的优点在于，可以减小转子的波动和/或齿槽转矩。
所描述的转子的设计方案具有的优点在于，具有这种转子的旋转磁阻电机具有两个转矩最大值。第一转矩最大值基本上由磁阻电机的磁阻力产生。第二转矩最大值基本上由洛伦兹力产生，该洛伦兹力从转子磁场作用到定子绕组系统上，该转子具有如上所述的永磁材料。
优选地，这两种力一直起作用，但在不同相位起作用。以这种方式产生转矩最大值。
因此，具有这种转子的旋转磁阻电机具有两个转矩常数，转矩常数能通过通电角优选借助连接在旋转磁阻电机上游的变流器来调整。
本发明的优点在于，可以产生两个平行的磁路并且可以将磁路在电磁方面彼此分开。在此，第一磁路包括定子和至少一个磁通引导件并且使用磁阻力。第二磁路包括定子、永磁材料和用于实现磁回路(例如回路轴)的可选的区域并且使用洛伦兹力。
以该方式，磁路可以彼此互补并且在电流相同时共同提供更大的转矩。
在本发明的另一个有利的设计方案中，转子被实施为转子模块。至少两个组合的转子模块构成转子。在此，转子模块也能以与区域相对于旋转轴线倾斜的布置相对应的方式组合。
具有这种转子的旋转磁阻电机可以特别好地用在具有泵、风扇、压缩机、混合机和离心机的过程技术、输送机技术以及机械工程中。通常，具有这种转子的旋转磁阻电机可以普遍使用。
附图说明
下面，根据附图中所示的实施例详细描述和阐述本发明。附图示出：
图1示出了现有技术，
图2示出了具有用于增加转矩的转子的、根据本发明的磁阻电机的设计方案，
图3示出了具有通过轴的磁回路的转子的设计方案，
图4示出了具有扩大的区域的转子的设计方案，该区域包括具有较小的第二磁导率的材料，
图5示出了转子的一个设计方案，其中区域在每个极分别通过一个螺栓与轴连接，
图6示出了转子的一个设计方案，其中区域在每个极分别通过两个螺栓与轴连接。
具体实施方式
图1示出了现有技术。该图示出了具有区域2以及区域3a、3b、3c和3d的磁阻电机11。区域3a至3d具有第一磁导率的材料(μr>50)并且形成具有转子的极数2p的极。
区域3a到3d与非磁性材料(μr<5)邻接。
区域2具有比第一磁导率小的第二磁导率(μr<5)的材料。区域2在与轴4邻接。
在围绕旋转轴线a的旋转方向上观察，区域3a至3d与区域2邻接。
此外，这些区域还与气隙15以及区段22a、22b、22c和22d中的非磁性材料邻接。
为了避免在几何方面非圆形的转子的情况下产生的泵送作用，或者为了避免噪音，在区段22a至22d中填充非磁性材料。具有非磁性材料的区段22a至22d利用合适的装置(例如通过绑带或者材料配合的连接)与相应的磁性区域3a至3d连接。
定子10具有在槽12中的带有三个相u、v和w的定子绕组系统13。
这种磁阻电机也被称为反磁阻电机。
图2示出了根据本发明的磁阻电机11的一个设计方案，该磁阻电机具有用于增加转矩的转子。
在图1中描述的附图标记对于图2和所有后续附图也有效，并且为了清楚起见不再复述。由于不同的但也可行的区域比例，图1中所示的区域2被分成多个区域2a、2b、2c和2d。
图2还清楚示出了极距p。在旋转方向上观察，极距在该图中从具有比第一磁导率小的第二磁导率的区域2a的中心延伸至下一个具有第二磁导率的区域2b的中心。
根据本发明，区域2a至2d具有用于增加磁阻电机11的转矩的永磁材料。在此，区域2a至2d例如可以完全由永磁材料构成或者可以配备有单独的永磁体。例如，叠片组可以配备有永磁体。
在旋转方向上观察，具有第二磁导率的每个区域2a至2d的宽度b至少在转子的表面上在极距的1％与50％之间。优选地，宽度b在极距的10％与30％之间。
图2还示出了另外的区域5，其包括具有第一磁导率或第三磁导率的材料。区域5与旋转轴线a基本上同心地延伸，以便实现磁回路。在该图中，区域5与轴4邻接。
该图还示出了极的径向深度t，其至少在局部对应于极距p的圆弧长度的10％以上。
定子优选地具有单股、两股或更多股交流绕组。为此，优选使用合适的整数槽绕组。但是，也能考虑分数槽绕组。
该图示出了图1中的反磁阻电机的改进方案。
在图2中描述的附图标记对于图3和所有后续附图也有效，并且为了清楚起见不再复述。
图3示出了转子1的一个设计方案，其具有通过轴4的磁回路。
包括具有第一磁导率的材料的区域3a至3d形成具有转子1的极数2p的极，并且在图中直接与轴4邻接。转子1的旋转方向r在图中是顺时针方向。然而，也能考虑逆时针的旋转方向。
根据本发明，区域2a至2d具有用于增加磁阻电机11的转矩的永磁材料。
图3中描述的附图标记对于图4和所有后续附图也有效，并且为了清楚起见不再复述。
图4示出了转子1的一个设计方案，该转子具有连续的区域2，该连续的区域包括具有较小的第二磁导率的材料。
根据本发明，区域2具有用于增加磁阻电机11的转矩的永磁材料。
区域3a至3d在该图中比在图3中更窄。该图还示出了包括具有第一磁导率和/或第三磁导率的材料的区域5。区域5与旋转轴线a基本上同心地延伸，以实现磁回路，并且在该区域中邻接实施为空心轴4a的轴。
这提供的优点是，通过气隙中的增强的磁场实现增加的转矩。
图5示出了转子1的一个设计方案，其中区域3a至3d在每个极分别通过一个螺栓8a、8b、8c或8d与轴4连接。
在该图中，螺栓8a至8d分别将相应的区域3a至3d与轴4连接。
轴4能实施为空心轴。
在该图中，螺栓8a至8d分别将每个区域3a至3d与位于下方的区域5连接并且与轴4连接。以该方式，还固定每个区域2a至2d。
在该图中，每个螺栓8a至8d基本上布置在极距p的中心。在该图中，每个螺栓8a至8d基本居中地分别布置在轴的轴向前端与轴向后端之间。
图6示出了转子1的一个设计方案，其中区域3a至3d在每个极分别通过两个螺栓与轴4连接。
为了说明起见，该图中仅示出了螺栓8a1和8a2(在区域3a中)以及螺栓8d1和8d2(在区域3d中)。然而，区域3b和3c优选也各自具有两个螺栓。
在该图中，刚好用两个螺栓8a1至8d2分别将每个区域3a至3d与轴4连接。
由此，刚好两个螺栓8a1至8d2分别将每个区域3a至3d与位于下方的区域5连接并且与轴4连接。以该方式，还固定每个区域2a至2d。
在该图中，螺栓8a1例如基本布置在轴4的轴向前端处，并且螺栓8a2基本布置在轴4的轴向后端处。
为了进行连接，也可以使用三个或更多个螺栓。
1.一种旋转磁阻电机(11)的转子(1)，所述转子具有围绕旋转轴线(a)的旋转方向(r)，其中，在所述旋转方向(r)上观察，所述转子(1)包括具有不同磁阻的区域(2a...2d、3a...3d)，
其中，所述区域中的包括具有μr>50的第一磁导率的材料的区域(3a...3d)形成具有所述转子的极数2p的极，
其中，所述区域与μr<5的非磁性材料邻接，
其中，在所述旋转方向(r)上观察，极距从具有比所述第一磁导率小的、μr<5的第二磁导率的区域(2a...2d)的中心延伸至下一个具有所述第二磁导率的区域(2a...2d)的中心，
其中，在所述旋转方向(r)上观察，具有所述第二磁导率的区域(2a...2d)的宽度(b)至少在所述转子(1)的表面上在所述极距(p)的1％与50％之间，
其中，极的径向深度(t)至少在局部对应于所述极距(p)的圆弧长度的10％以上，
其特征在于，具有所述第二磁导率的区域(2a...2d)具有用于增加所述磁阻电机(11)的转矩的永磁材料。
2.根据权利要求1所述的转子(1)，其中，所述永磁材料具有径向磁化。
3.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其中，包括具有第一磁导率或第三磁导率(μr>50)的材料的另外的区域(5)与所述旋转轴线(a)基本同心地延伸，以实现磁回路。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述区域(2a…2d、3a…3d、5)与至少一个连接元件连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述连接元件被实施为螺栓(8a...8d、8a1...8d2)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的转子(1)，其中，所述区域(2a…2d、3a…3d、5)通过材料连接相连。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述区域(2a…2d、3a…3d、5)平行于所述旋转轴线(a)地布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述区域(2a…2d、3a…3d、5)相对于所述旋转轴线(a)倾斜地布置。
9.一种旋转磁阻电机(11)，具有根据前述权利要求1至8中任一项所述的转子(1)。
技术总结