專利名稱：用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如電動機(jī)之類的磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子，且更具體而言涉及用于可方便地大量制造且適于以高速工作的磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
這些年來，諸如磁極調(diào)制式機(jī)器(例如爪式磁極電機(jī)、倫德爾式電機(jī)以及橫向磁通電機(jī)(TFM))的電機(jī)已經(jīng)變得越來越受到關(guān)注。使用這些電機(jī)的原理的電機(jī)最早約在1910年由Alexandersson和Fessenden公開。感興趣程度不斷增加的最重要原因之一在于，該設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)例如與感應(yīng)電機(jī)、開關(guān)磁阻機(jī)器以及甚至永磁體無刷機(jī)器相關(guān)的極高扭矩輸出。而且，這種機(jī)器的優(yōu)點在于:線圈通常容易制造。然而，這種設(shè)計的缺點之一在于它們制造起來通常相對昂貴且它們經(jīng)歷大泄漏通量，這導(dǎo)致低功率因子和需要更多磁性材料。低功率因子需要尺寸增大的功率電子電路(或當(dāng)同步使用機(jī)器時需要尺寸增大的電源)，這也增加總驅(qū)動的體積、重量和成本。磁極調(diào)制式機(jī)器定子的基本特征在于使用中心單線圈，該中心單線圈將磁性饋入軟磁芯結(jié)構(gòu)形成的多個齒。軟磁芯然后圍繞線圈形成，而對于另一一般電機(jī)結(jié)構(gòu)，線圈圍繞芯部分的齒形成。磁極調(diào)制式機(jī)器拓?fù)涞氖纠袝r被識別為爪式磁極、鳥足、倫德爾式或TFM機(jī)器。具有內(nèi)埋式磁體的磁極調(diào)制式機(jī)器進(jìn)一步的特征在于，包括多個永磁體的有效(active)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)子磁極部分分離。W02007/024184公開了由偶數(shù)個片段構(gòu)建的有效轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但是一半數(shù)目的片段由軟磁材料制成且另一半數(shù)目的片段由永磁體材料制成。永磁體布置為使得永磁體的磁化方向基本是圓周的，即北磁極和南磁極分別指向基本圓周的方向。一般地，希望在生產(chǎn)和組裝時提供相對便宜的磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子。還希望提供這種轉(zhuǎn)子:其具有諸如高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、低磁阻、高效通量導(dǎo)引、低重量和慣性等良好的性能參數(shù)。內(nèi)埋式磁體機(jī)器可以用于高功率高速電機(jī)，例如在電混合動力車輛中使用的機(jī)器。這些機(jī)器提供優(yōu)于備選技術(shù)的明顯的重量、大小、效率和成本優(yōu)勢。益處之一涉及用于驅(qū)動機(jī)器的轉(zhuǎn)換器的額定值(以及因此成本)的減小，這源于當(dāng)機(jī)器具有由磁阻效應(yīng)帶來的明顯扭矩時出現(xiàn)的電流減小。當(dāng)以半磁極間距分開的軸上出現(xiàn)不同磁阻時，導(dǎo)致磁阻扭矩。具有該特征的機(jī)器被描述為具有凸極性。這些機(jī)器的一個一般配置是定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙位于圓周/軸向平面中。變化的磁場在定子和轉(zhuǎn)子二者中出現(xiàn)，且因而可能希望在定子和轉(zhuǎn)子中均采用磁芯材料，這提供電學(xué)絕緣以避免高損耗，該高損耗可能從這些變化場在磁芯中感應(yīng)的渦流產(chǎn)生。在使用內(nèi)埋式磁體的一些高速永磁體機(jī)器中，限制因素可能是源于旋轉(zhuǎn)的離心力導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力。所述力施加在張力通常弱的磁體上以及層疊的轉(zhuǎn)子芯上
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，此處公開了一種用于內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置成產(chǎn)生用于與磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的定子磁場相互作用的轉(zhuǎn)子磁場，其中所述轉(zhuǎn)子適于圍繞轉(zhuǎn)子的縱軸旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)子限定在旋轉(zhuǎn)期間環(huán)繞縱軸的圓柱形外表面；其中該轉(zhuǎn)子包含:一圍繞所述縱軸圓周地布置的多個永磁體，每個永磁體在磁化方向上磁化從而產(chǎn)
生磁通量，一多個軸向通量引導(dǎo)部件，每個適于提供用于多個永磁體中相應(yīng)一個產(chǎn)生的磁通量的至少二維通量路徑，該二維通量路徑包含軸向部分；一支撐結(jié)構(gòu)，包含從多個永磁體徑向向內(nèi)布置的內(nèi)部管狀支撐部件；以及一至少一個外部通量引導(dǎo)部件，適于為所述多個永磁體中一個或更多個產(chǎn)生的磁通量提供至少徑向方向上的路徑。因此，此處公開了永磁體轉(zhuǎn)子的實施例，其顯示了在使用徑向方向上的主氣隙通量路徑的設(shè)計中的機(jī)器的軸向上的高效磁通量路徑。此外，此處公開的轉(zhuǎn)子的實施例具有高凸極性，即它們顯示出適當(dāng)表達(dá)的直接(d)和積分(q)軸之間整體通量路徑磁阻的明顯差異，因而提供顯著的附加的磁阻扭矩。在內(nèi)埋式磁體機(jī)器中，磁阻的差異可以通過使用層疊的磁性材料減輕，以引導(dǎo)磁通量在與其磁化成直角(即，等于一個磁極距的一半的角度)的軸上經(jīng)過磁體。此外，此處描述的轉(zhuǎn)子的實施例既使在轉(zhuǎn)子的高旋轉(zhuǎn)速度時也提供良好限定的氣隙。多個永磁體可以布置為使得圍繞圓周每隔一個磁體在磁化方向上相反。由此各個轉(zhuǎn)子磁極部分僅可以與顯示相同極性的磁體相互配合。在一些實施例中，永磁體安裝在內(nèi)部管狀支撐部件的外部安裝表面上。轉(zhuǎn)子可以包含任意數(shù)目的永磁體，諸如2到200個、5到60個或10到30個。內(nèi)部和/或外部管狀支撐部件可以具有任意軸向長度。在一些實施例中，內(nèi)部和/或外部管狀支撐部件的軸向長度對應(yīng)于永磁體和/或軸向通量引導(dǎo)部件的軸向長度。轉(zhuǎn)子(例如支撐結(jié)構(gòu))可以包含用于傳輸轉(zhuǎn)子和定子之間的相互作用產(chǎn)生的扭矩的裝置。在一些實施例中，支撐結(jié)構(gòu)連接到用于傳輸產(chǎn)生的扭矩的軸桿。在一些實施例中，軸向通量引導(dǎo)部件由諸如軟磁粉末的軟磁材料制成，由此利用了軟磁材料中允許徑向、軸向和圓周通量路徑分量的有效三維通量路徑的優(yōu)點，簡化轉(zhuǎn)子的制造，且提供高效磁通量集中。由此，軸向通量引導(dǎo)部件可以通過使用粉末形成方法在相同操作中高效地制備，其中所述形成可以在單個壓緊工具設(shè)備中進(jìn)行。此外，轉(zhuǎn)子的徑向厚度可以減小，因為所有三個維度中的通量路徑可以在單個通量引導(dǎo)部件中高效地提供。這還允許切向更寬的磁體，因為永磁體然后可以放置在更大直徑(具有更大圓周)上，且氣隙直徑保持不變。這可以允許使用較不昂貴的磁體(例如鐵氧體)，而同時增加其厚度和截面積從而傳遞足夠的磁場強度。軟磁粉末例如可以是軟磁鐵粉末或包含Co或Ni的粉末或包含含有上述的一部分的合金的粉末。軟磁粉末可以是基本純水細(xì)鐵粉末或具有被覆蓋了電學(xué)絕緣材料的不規(guī)則形狀顆粒的海綿鐵粉末。在本上下文中，術(shù)語“基本純”意味著粉末應(yīng)當(dāng)基本沒有內(nèi)含物，且雜質(zhì)0、C和N的數(shù)量應(yīng)當(dāng)保持在最小值。平均顆粒大小一般低于300 μ m且高于10 μ m。
然而，只要軟磁屬性充分且粉末適于沖模壓緊，可以使用任意磁性金屬粉末或金屬合金粉末。粉末顆粒的電學(xué)絕緣可以由無機(jī)材料制成。尤其合適的是US6348265中公開的絕緣類型(此處通過引用結(jié)合)，其涉及由具有絕緣氧化物和含磷阻擋物的基本純鐵組成的基本粉末顆粒。具有絕緣顆粒的粉末可以是從瑞典的Hflganas AB購得的Soma1y 500，Somaloy 550 或 Soma I oy 700。外部通量引導(dǎo)組件提供徑向磁通量路徑和徑向向外面對轉(zhuǎn)子的有效氣隙的界面，允許磁通量經(jīng)由有效氣隙與定子相通。外部通量引導(dǎo)部件還可以進(jìn)一步提供圓周通量路徑；尤其是，外部通量引導(dǎo)部件可以在徑向/圓周平面中提供至少二維通量路徑。當(dāng)外部通量引導(dǎo)部件包含環(huán)繞永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件的外部管狀支撐結(jié)構(gòu)時，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的強度增加，因而允許改善的高速操作。軸向通量引導(dǎo)部件提供軸向磁通量路徑。在一些實施例中，轉(zhuǎn)子包含軸向通量引導(dǎo)部件，該軸向通量引導(dǎo)部件例如可以形成為由金屬粉末制造的軟磁組件或者形成為實質(zhì)上在平行于轉(zhuǎn)子的軸向方向的平面(例如，徑向/軸向平面或圓周/軸向平面)中取向的疊層。軸向通量引導(dǎo)部件可以在軸向/圓周平面或軸向/徑向平面中提供至少二維通量路徑，因而允許軸向通量集中且同時允許軸向通量引導(dǎo)部件和外部通量引導(dǎo)部件之間的通量路徑之間的高效連通。軸向通量引導(dǎo)部件因而可以布置為導(dǎo)致軸向磁返回路徑中的一些或全部在轉(zhuǎn)子中出現(xiàn)。因此，在磁極調(diào)制式機(jī)器的實施例中，可以避免定子中的軸向磁路徑，因而允許更簡單且更不昂貴的定子構(gòu)造，且避免不希望的磁泄漏路徑(否則，該磁泄漏路徑可能僅圍繞線圈且僅圍繞磁體出現(xiàn))而無需鏈接磁體和線圈。軸向通量引導(dǎo)部件可以作為不同于外部通量引導(dǎo)部件的單獨部件提供。軸向通量引導(dǎo)部件可以放置在從磁體徑向向外或與磁體相切鄰近的區(qū)域中。這些軸向通量引導(dǎo)部件可以放置在徑向/圓周方向上布置的其他疊層內(nèi)的槽或開孔中，以提供正確的取向從而最小化源于場的圓周分量的渦流。軸向通量引導(dǎo)部件可以放置在場基本是徑向和/或軸向(或其中場基本恒定)的區(qū)域中，例如靠近磁場的區(qū)域中。當(dāng)軸向通量引導(dǎo)部件形成為疊層時，疊層可以以在磁體的磁化方向上布置的疊層的平面取向。例如可以通過端板，在轉(zhuǎn)子芯的軸端部限制軸向通量引導(dǎo)部件以對抗離心力。在一些實施例中，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子的每個軸端部包含端板；且每個軸向通量引導(dǎo)部件的至少一部分穿過端板的相應(yīng)孔軸向延伸。替代地或附加地，軸向通量引導(dǎo)部件可以在轉(zhuǎn)子芯的相應(yīng)軸端部耦合到其他支撐結(jié)構(gòu)，用于在徑向方向上對抗離心力地支撐軸向通量引導(dǎo)部件。軸向通量引導(dǎo)部件然后變成承擔(dān)它們自己的離心應(yīng)力以及磁體的離心應(yīng)力的梁，解除軸向/圓周疊層中輪輻的該角色。限制軸向通量引導(dǎo)部件的另一益處在于徑向/圓周疊層中的輪輻可以被去除或至少減小。這減小或甚至避免了磁分流效應(yīng)，這進(jìn)而允許使用更小(因此更便宜)的磁體，因而導(dǎo)致更小(因此更便宜)的機(jī)器。因為轉(zhuǎn)子的磁性結(jié)構(gòu)基本不受軸向通量引導(dǎo)部件的引入的影響或甚至不受這些部件的徑向維度影響，在此處限定的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的實施例的對于處理離心力的能力可以有很大改善。這意味著:假設(shè)特定輸出的成比例的增加，給定尺寸的機(jī)器可以快得多地運轉(zhuǎn)，并且因此大小、重量、效率和成本減小。這還意味著有利于在給定速度運行的大得多的轉(zhuǎn)子(用于更高輸出的應(yīng)用)。
在一些實施例中，當(dāng)如上所述地軸向通量引導(dǎo)部件受到限制以對抗離心力時，例如通過在徑向/圓周疊層中的孔中放置軸向通量引導(dǎo)部件，軸向通量引導(dǎo)部件進(jìn)而可以限制轉(zhuǎn)子的徑向/圓周疊層的至少一部分。這允許速度和/或轉(zhuǎn)子直徑的進(jìn)一步增加。 在此處描述的布置中，軸向通量引導(dǎo)部件(其可在磁芯的軸端部受到限制)與徑向/圓周疊層的組合，極大地改善了機(jī)械完整性且因此改善了速度/大小限制，同時提供良好的軸向磁路而不導(dǎo)致顯著的渦流損耗。轉(zhuǎn)子中良好的軸向磁路允許減小或甚至消除定子(即爪)中的軸向磁返回路徑，意味著尺寸減小，但是更重要的是，良好軸向路徑有益于保持凸極性且因此實現(xiàn)顯著的磁阻扭矩。如果在被逆變器驅(qū)動時機(jī)器要具有競爭性，這是十分希望的特征。當(dāng)永磁體通過相應(yīng)輪輻部件彼此圓周地分離時，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的強度進(jìn)一步增加。當(dāng)輪輻部件還適于至少在徑向方向上提供磁通量路徑時，提供了高效且緊湊的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。輪輻部件可以由層疊的金屬片材制成。在一些實施例中，管狀支撐部件由在徑向-切向平面中提供磁通量路徑的層疊金屬片材制成；永磁體在徑向方向上磁化；且每個軸向通量引導(dǎo)部件形成為在徑向方向上從永磁體之一向外延伸的金屬片材層疊齒體部件，且適于基本在徑向/軸向平面中提供磁通量路徑；且轉(zhuǎn)子包含多個外部通量引導(dǎo)部件，每個形成為從金屬片材層疊齒體部件中的相應(yīng)一個徑向向外延伸的金屬片材層疊齒尖部件，且適于在徑向-切向平面中提供磁通量路徑。所述金屬片材疊層可以是不銹鋼疊層。在一些實施例中，管狀支撐部件由在至少徑向方向上提供磁通量路徑的層疊金屬片材制成；且永磁體在徑向方向上磁化；且軸向通量引導(dǎo)部件中的每一個形成為在徑向方向上從永磁體之一向外延伸的由軟磁成分(例如，軟磁粉末成分)制成的齒體部件，且適于在所有三個維度(徑向、切向/圓周、軸向)上提供磁通量路徑。外部通量引導(dǎo)部件可以形成為連續(xù)管狀結(jié)構(gòu)，例如環(huán)繞齒體部件的疊層金屬片材制成的套。在一些實施例中，永磁體在圓周方向上磁化；每個永磁體可以在圓周方向上夾置在兩個軸向通量引導(dǎo)部件中之間；且軸向通量引導(dǎo)部件中的每一個可以形成為適于提供至少具有圓周和軸向分量的磁通量路徑的金屬片材層疊部件。外部通量引導(dǎo)部件可以由層疊金屬片材形成，該層疊金屬片材形成環(huán)繞永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件的管狀結(jié)構(gòu)。形成外部通量弓I導(dǎo)部件的層疊金屬片材還可以包含從外部管狀部件徑向向內(nèi)延伸的輪輻部件。每個輪輻部件可以在圓周方向上將夾置在相應(yīng)軸向通量引導(dǎo)部件之間的永磁體中的兩個分開。在一些實施例中，轉(zhuǎn)子可以包含兩個外部通量應(yīng)當(dāng)部件，每個具有小于永磁體和/或軸向通量引導(dǎo)部件的軸向長度的軸向長度。在這種實施例中，外部通量引導(dǎo)部件可以靠近轉(zhuǎn)子的相應(yīng)軸端部布置，在它們之間留下圓周間隙。因此，因為軸向通量引導(dǎo)部件允許軸向通量向著外部通量引導(dǎo)部件的軸向位置集中，所以外部通量引導(dǎo)部件不需要覆蓋永磁體的整個軸向范圍。因此，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的重量和/或轉(zhuǎn)動慣量可以減小，而不明顯影響磁屬性。在一些實施例中，外部通量引導(dǎo)部件的軸向范圍和位置可能受限為對應(yīng)于轉(zhuǎn)子和定子之間的有效氣隙的軸向?qū)挾?。在一些實施例中，所述空隙可以至少部分地被對抗離心力限制永磁體和/或軸向通量引導(dǎo)部件的環(huán)形支撐部件(例如帶、套或管)填充。環(huán)形支撐部件可以由非磁性材料制成，所述非磁性材料例如是鋁、鎂合金、基于聚合物的材料、復(fù)合材料、諸如玻璃纖維、碳纖維等的纖維材料或上述材料的組合。根據(jù)另一方面，此處公開了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如磁極調(diào)制式機(jī)器，所述機(jī)器包含此處所述的定子和轉(zhuǎn)子。定子可以是具有或不具有部分交疊定子磁極爪的定子。在一些實施例中，定子包含:第一定子芯部分，其基本是圓形的且包括多個齒;第二定子芯部分，其基本是圓形的且包括多個齒；線圈，布置在第一和第二圓形定子芯部分之間，其中第一定子芯部分、第二定子芯部分、線圈和轉(zhuǎn)子環(huán)繞由轉(zhuǎn)子的縱軸限定的公共幾何軸，且其中第一定子芯部分和第二定子芯部分的多個齒布置為向轉(zhuǎn)子凸出；其中第二定子芯部分的齒相對于第一定子芯部分的齒在圓周上移位。本發(fā)明的不同方面可以以包括上文和下文中描述的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及其他設(shè)備和生產(chǎn)裝置的不同方式實施，每種方式都產(chǎn)生結(jié)合上述方面至少一個描述的益處和優(yōu)點中的一個或更多個，且每種方式具有對應(yīng)于結(jié)合上文描述和/或所附權(quán)利要求書中公開的方面中的至少一個描述的優(yōu)選實施例的一個或更多優(yōu)選實施例。此外，應(yīng)當(dāng)意識到，結(jié)合此處描述的方面之一描述的實施例可以等同地應(yīng)用于其他方面。


參考附圖，將通過本發(fā)明實施例的下面的說明性而非限制性的詳細(xì)描述進(jìn)一步闡明本發(fā)明的上述和/或附加目的、特征和優(yōu)點，附圖中:圖1a示出現(xiàn)有技術(shù)磁極調(diào)制式機(jī)器的分解透視圖。圖1b示出現(xiàn)有技術(shù)磁極調(diào)制式機(jī)器的剖面圖。圖2示出磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的示例的示意圖。圖3示出磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的另一示例的示意圖。圖4-6示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的示例。圖7-8示出彼此處于不同相對位置的磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子和定子的示例。圖9-11示出磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的其他示例。圖12a_d示出轉(zhuǎn)子的不同實施例的徑向-軸向平面中的剖面圖。圖13a_b和14a_b示出磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的其他示例。
具體實施例方式在下面的描述中，參考附圖，附圖以說明方式示出可以如何實踐本發(fā)明。本發(fā)明屬于磁極調(diào)制式電機(jī)100的領(lǐng)域，其一個示例在圖1a中以示意性分解透視圖示出。磁極調(diào)制式電機(jī)定子10的基本特征在于使用中心單線圈20，該中心單線圈20磁性饋入由軟磁芯結(jié)構(gòu)形成的多個齒102。定子芯然后圍繞線圈20形成，而對于其它一般電機(jī)結(jié)構(gòu)，線圈圍繞各個齒芯部分形成。磁極調(diào)制式機(jī)器拓?fù)涞氖纠袝r被識別為爪式磁極、鳥足、倫德爾式機(jī)器或TFM機(jī)器。更具體而言，所示的磁極調(diào)制式電機(jī)100包含:兩個定子芯部分14、16，每個包括多個齒102且基本是圓形的；線圈20，布置在第一和第二圓形定子芯部分之間；以及轉(zhuǎn)子30，包括多個永磁體22。而且，定子芯部分14、16、線圈20和轉(zhuǎn)子30環(huán)繞公共幾何軸103，且兩個定子芯部分14、16的多個齒布置為向轉(zhuǎn)子30凸出以用于形成封閉回路通量路徑。圖1中的機(jī)器屬于徑向類型，因為定子齒在徑向方向上向轉(zhuǎn)子凸出，在這種情況中，定子環(huán)繞轉(zhuǎn)子。然而，定子也可以等同地相對于轉(zhuǎn)子在內(nèi)部放置，這也是下面的一些圖中示出的類型。下文中提及的本發(fā)明的范圍不限于任何特定類型的磁極調(diào)制式機(jī)器。例如，本發(fā)明不限于單相機(jī)器，而是也可以等同地應(yīng)用于多相機(jī)器。有效(active)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)30由偶數(shù)個片段22、24構(gòu)建，也稱為轉(zhuǎn)子磁極部分24的一半數(shù)目的片段由軟磁材料制成，且另一半數(shù)目的片段由永磁體材料22制成。現(xiàn)有技術(shù)方法是將這些片段制造為獨立的部件。通常，片段的數(shù)目可能相當(dāng)大，典型地為10-50個獨立部分的量級。永磁體22布置為使得永磁體的磁化方向基本是圓周的，即北磁極和南磁極分別朝向基本圓周的方向。而且，在圓周上數(shù)的每隔一個永磁體22布置成使其磁化方向在與其他永磁體相反的方向上。所需機(jī)器結(jié)構(gòu)中的軟磁極部分24的磁功能性是完全三維的且這要求軟磁極部分24也能夠高效地承載變化的磁通量，且在所有三個空間方向上都有高的導(dǎo)磁率。圖1b以組裝機(jī)器的剖面圖示出圖1的同一徑向磁極調(diào)制式電機(jī)，更清晰地示出定子齒102如何向轉(zhuǎn)子延伸且兩個定子芯部分14、16的定子齒如何相對于彼此旋轉(zhuǎn)地布置。圖2示出磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的示例的示意圖。圖3示出磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的另一示例的示意圖。兩個定子包含兩個定子芯部分14、16以及夾置在定子芯部分之間的線圈20 ;且定子芯部分均具有多個徑向延伸齒102，使得兩個定子芯部分14、16的定子齒相對于彼此旋轉(zhuǎn)地布置；全都與結(jié)合圖1的描述一樣。盡管圖2的定子類似于結(jié)合圖1描述的定子，圖3的定子的齒102形成為爪式磁極，即它們具有軸向延伸的爪式磁極部分302。爪式磁極部分302從徑向凸出齒102的尖部軸向地朝線圈和相應(yīng)其他定子磁極部分延伸。爪式磁極部分地跨越定子的軸向長度軸向延伸。在下文中，將更詳細(xì)地描述可以用作如圖la-b所示的磁極調(diào)制式機(jī)器的一部分和/或與圖2和3中示出的定子之一組合的轉(zhuǎn)子的示例。應(yīng)當(dāng)理解，在本申請中描述的轉(zhuǎn)子可以與不同于上面描述的類型的磁極調(diào)制式機(jī)器的定子一同使用。圖4示出磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的示例。具體而言，圖4a示出轉(zhuǎn)子的透視圖而圖4b示出磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子和相應(yīng)定子(例如，如圖2所示的定子)的剖面圖。圖4的轉(zhuǎn)子包含環(huán)繞轉(zhuǎn)子的縱軸404的管狀中心支撐部件403。該管狀支撐部件限定用于接收要被轉(zhuǎn)子驅(qū)動的軸桿或軸的中心開口 405。管狀支撐結(jié)構(gòu)403由在軸向方向上堆疊的層疊環(huán)形鋼片材制成，即該疊層限定了平行于徑向/圓周平面的平面。轉(zhuǎn)子還包含圍繞管狀支撐部分403的外圓周表面均勻分布的偶數(shù)個永磁體422。每個永磁體沿著管狀支撐結(jié)構(gòu)的軸向長度軸向延伸。在本示例中，永磁體形成為具有相反矩形表面的相對薄的板。徑向向內(nèi)的表面連接(例如膠合、機(jī)械固定等)到管狀支撐部件的外表面。永磁體在轉(zhuǎn)子的徑向方向上磁化且提供在徑向方向上延伸穿過永磁體(即穿過徑向向內(nèi)表面和與徑向向內(nèi)表面相對的徑向向外表面)的磁通量。永磁體布置有交替的極性，使得在圓周方向看，每個永磁體的相鄰永磁體與其相鄰的永磁體具有磁場的不同取向。轉(zhuǎn)子還包含提供至少軸向磁通量路徑的多個軸向通量引導(dǎo)部件401，每個部件401布置在永磁體中相應(yīng)一個的徑向向外的表面上。每個軸向通量引導(dǎo)部件形成為層疊鋼片材塊。鋼片材是在圓周方向上堆疊的矩形片材，從而形成具有與永磁體基本相同的軸向和切線尺寸的塊且限定在軸向和基本徑向的方向上的平面。轉(zhuǎn)子還包含多個外部通量引導(dǎo)部件402a和402b，使得兩個外部通量引導(dǎo)部件402a、b布置在軸向通量引導(dǎo)部件401中的每一個的徑向向外表面上。因此，軸向通量引導(dǎo)部件和外部通量引導(dǎo)部件一同形成相應(yīng)的徑向延伸轉(zhuǎn)子齒或磁極，其中軸向通量引導(dǎo)部件形成齒體，而外部通量引導(dǎo)部件形成齒尖。外部通量引導(dǎo)部件形成為在軸向方向上堆疊的層疊鋼片材塊。所述片材具有大致梯形的形狀，但是梯形的平行邊中的較長一個形成為曲線。所述片材布置在與轉(zhuǎn)子的縱軸垂直的平面中，即它們限定在圓周/徑向平面中的平面。此外，層疊的片材布置成使得他們的彎曲面徑向向外，使得外部通量引導(dǎo)部件一起限定圓形圓周。外部通量引導(dǎo)部件具有比轉(zhuǎn)子的軸向尺寸小的軸向長度，且它們成對布置在軸向通量引導(dǎo)部件401上,使得它們在軸向方向上分開中心空隙406。如圖4b所示，當(dāng)組裝為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分時，外部通量引導(dǎo)部件與定子的定子芯部分之一的齒14、16軸向?qū)?zhǔn)。當(dāng)外部通量引導(dǎo)部件與相應(yīng)齒圓周對準(zhǔn)時，轉(zhuǎn)子提供三維通量路徑，其中延伸穿過永磁體422的徑向通量在軸向通量引導(dǎo)部件401中軸向集中且被外部通量引導(dǎo)部件向有效氣隙(active air gap)409和定子的相應(yīng)齒徑向饋入。內(nèi)部支撐部件403提供徑向和圓周通量路徑，從而允許磁通量從一個永磁體傳遞到相鄰永磁體。圖4中示出的轉(zhuǎn)子很適于在包含圖2中示出的定子的磁極調(diào)制式機(jī)器中使用，所述定子即有齒定子，所述齒沒有(或具有至少相對小的)爪式磁極，即所述齒僅沿著定子(的單相部分)的軸向范圍的一部分(例如小于其一半)延伸。因此，內(nèi)部支撐部件403、軸向通量引導(dǎo)部件401和外部通量引導(dǎo)部件402a、b中的疊層的不同取向被選擇以支持包括至少軸向通量集中的轉(zhuǎn)子中的三維通量路徑。圖5示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。具體而言，圖5a示出轉(zhuǎn)子的透視圖而圖5b示出磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子和相應(yīng)定子(如圖3所示的爪式定子)的剖面圖。圖5的轉(zhuǎn)子類似于圖4的轉(zhuǎn)子且包含片材層疊的管狀內(nèi)部支撐部件503、圍繞內(nèi)部支撐部件503的圓周以交替極性布置的多個徑向磁化永磁體522、從每個永磁體徑向向外布置的片材層疊軸向通量引導(dǎo)部件501，全都與結(jié)合圖4的描述一樣。圖5的轉(zhuǎn)子還包含類似于圖4的外部通量引導(dǎo)部件402a、b但是沿著轉(zhuǎn)子的整個軸向長度或至少轉(zhuǎn)子的軸向長度的相當(dāng)大部分軸向延伸的片材層疊的外部通量引導(dǎo)部件502。此處，在圖5的示例中，僅單個外部通量弓I導(dǎo)部件連接到每個軸向通量弓I導(dǎo)部件501。如圖5b所示，圖5的轉(zhuǎn)子因而尤其適于與例如圖3中示出的定子的爪式磁極定子組合。圖6示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。圖6的轉(zhuǎn)子與圖5的轉(zhuǎn)子的相似之處在于，它包含片材疊層的管狀內(nèi)部支撐部分603和圍繞內(nèi)部支撐部件603的圓周以交替極性布置的多個徑向磁化永磁體622,全都與結(jié)合圖5的描述一樣。圖6的轉(zhuǎn)子還包含多個軸向通量弓I導(dǎo)部件601，每個布置在永磁體622中相應(yīng)一個的徑向向外表面上。每個軸向通量引導(dǎo)部件形成為軟磁材料塊，例如使用適當(dāng)?shù)姆勰┮苯鸸に囉绍洿欧勰┲瞥傻能洿挪牧蠅K。軟磁軸向通量引導(dǎo)部件601因而有利于所有三個維度上的通量路徑，因為軟磁部件不包括有效地將通量路徑限制到兩個維度的層疊平面。因此，軟磁軸向通量引導(dǎo)部件601在單個部件中組合了圖5的軸向通量引導(dǎo)部件501和外部通量引導(dǎo)部件502的通量引導(dǎo)屬性。然而，圖6的轉(zhuǎn)子包含形成為由在軸向方向上堆疊和層疊的環(huán)形鋼片材制成的管狀結(jié)構(gòu)或套的外部通量弓I導(dǎo)部件602。外部通量弓I導(dǎo)部件602環(huán)繞軸向通量弓I導(dǎo)部件601，且提供高效徑向磁通量路徑以及轉(zhuǎn)子的增加的機(jī)械穩(wěn)定性，因為在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)期間它反平衡作用在永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件上的離心力。此外，與圖4和5的示例中的齒體和齒尖的徑向厚度的總和相比，軟磁部件用作軸向通量引導(dǎo)部件601，允許軸向通量引導(dǎo)部件的徑向厚度減小。這允許切向上更寬的磁體，因為永磁體可以放置在更大直徑(具有更大周長)上且氣隙直徑保持不變。這可以允許使用具有更大厚度和橫截面積的較便宜的磁體(例如鐵氧體)以傳遞相同的磁場強度。管狀外部通量引導(dǎo)部件602設(shè)置有圓周地布置在相鄰軸向通量引導(dǎo)部件601之間即與空隙611圓周地對準(zhǔn)的軸向延伸凹槽612。凹槽612導(dǎo)致管狀結(jié)構(gòu)的厚度減小，因而導(dǎo)致圓周方向上的磁阻增加，因而減小通量泄漏。諸如磁極調(diào)制式機(jī)器的電機(jī)的扭矩與跨過定子和轉(zhuǎn)子部件之間的氣隙的磁通量有關(guān)。磁通量路徑總是顯示閉合連續(xù)回路。在磁極調(diào)制式機(jī)器中，磁通量由永磁體以及定子的線圈中的電流感應(yīng)。取決于轉(zhuǎn)子和定子的相對旋轉(zhuǎn)位置，可以區(qū)分兩個類型的扭矩:同步扭矩和磁阻扭矩。圖7和8示出了此處公開的分別提供同步和磁阻扭矩的轉(zhuǎn)子的實施例的通量路徑。圖7和8示出如圖4所示的轉(zhuǎn)子的通量路徑。應(yīng)當(dāng)意識到，類似的通量路徑通過此處描述的轉(zhuǎn)子的其他示例提供。圖7示出與如圖2所示的定子組合的圖4的轉(zhuǎn)子。具體而言，在圖7中，轉(zhuǎn)子圓周地布置，使得每隔一個外部通量引導(dǎo)部件402a、b與定子齒的相應(yīng)一個圓周地對準(zhǔn)。剩余的外部通量引導(dǎo)部件與定子齒之間的相應(yīng)空隙對準(zhǔn)。因此，在圖7中示出的位置中，每個永磁體具有經(jīng)由與之相連的軸向通量引導(dǎo)部件之一并且經(jīng)由與定子的單個定子齒102的有效氣隙409的通量路徑。該位置中的磁通量路徑被稱為同步扭矩通量路徑。同步扭矩通量路徑的示例在圖7中以線707示出。一般地，同步扭矩通量路徑707經(jīng)過轉(zhuǎn)子永磁體422。在所謂的d軸位置該通量達(dá)到峰值，并且轉(zhuǎn)子磁極圓周地彼此對準(zhǔn)。該位置在圖7中示出。用于同步扭矩的源因而既是永磁通量也是線圈通量。圖8示出與如圖2所示的定子組合的圖4的轉(zhuǎn)子。具體而言，在圖8中，轉(zhuǎn)子被圓周地布置，使得每個定子齒102與兩個相鄰?fù)獠客恳龑?dǎo)部件402a、b之間的空隙圓周地對準(zhǔn)，從而每個定子齒相對于兩個相鄰?fù)獠客恳龑?dǎo)部件402a、b的相應(yīng)部分具有公共氣隙。該位置中的磁通量路徑被稱為磁阻扭矩通量路徑。磁阻扭矩通量路徑的示例在圖8中以線807示出。一般地，磁阻扭矩通量路徑807僅經(jīng)過轉(zhuǎn)子的軟磁鋼結(jié)構(gòu)。在所謂的q軸位置，通量達(dá)到峰值，在該位置所有定子齒同時面對轉(zhuǎn)子磁極，即此時兩個定子磁極之間的槽在定子齒的中間居中。這產(chǎn)生了具有低磁阻的短通量路徑，這可以導(dǎo)致機(jī)器的附加扭矩。用于磁阻扭矩的源是定子線圈20的線圈通量。圖9示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。圖9的轉(zhuǎn)子與圖5的轉(zhuǎn)子的相似之處在于它包含片材層疊的管狀內(nèi)部支撐部件903、圍繞內(nèi)部支撐部件903的圓周以交替極性布置的多個徑向磁化永磁體922、從每個永磁體922徑向向外布置的片材層疊的軸向通量引導(dǎo)部件901，全都與結(jié)合圖5描述的一樣。類似于圖5的外部通量引導(dǎo)部件502，圖9的轉(zhuǎn)子還包含片材層疊的外部通量引導(dǎo)部件902。然而，盡管圖5的外部通量引導(dǎo)部件502以相應(yīng)空隙511彼此圓周地分離，夕卜部通量引導(dǎo)部件902通過軸向延伸的橋部分912彼此連接，從而形成環(huán)繞軸向通量引導(dǎo)部件901的連續(xù)圓周結(jié)構(gòu)。此外，該連續(xù)圓周結(jié)構(gòu)通過沿著相鄰軸向通量延伸部件之間的空隙延伸的徑向延伸輪輻923連接到內(nèi)部支撐部件903。因此，內(nèi)部支撐部件903、外部通量弓I導(dǎo)部件902以及輪輻923可以通過單個片材層疊結(jié)構(gòu)形成，該片材層疊結(jié)構(gòu)由在軸向方向上堆疊的大致環(huán)形鋼片材形成，它們每一個具有提供用于軸桿的中心開口的中心切口以及用于容納永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件的圓周分布的切口。因此，提供了特別容易制造的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)即使在高旋轉(zhuǎn)速度下也能夠提供高效通量路徑和高機(jī)械強度，其中輪輻防止外部通量引導(dǎo)部件的連續(xù)圓周結(jié)構(gòu)變形。在橋部分912，圓周結(jié)構(gòu)具有減小的厚度以減小通量泄漏。盡管示出圖9的實施例具有軸向連續(xù)外部通量引導(dǎo)部件，類似于圖5的示例，應(yīng)當(dāng)理解，圖9的實施例可以修改為類似于圖4，為每個永磁體提供一對軸向分離的外部通量引導(dǎo)部件。為此，形成內(nèi)部支撐部件、外部通量引導(dǎo)部件和輪輻的鋼層疊結(jié)構(gòu)可以由具有不同形狀的鋼片材形成，其中，中心片材僅提供內(nèi)部環(huán)形部件且軸向外圍片材具有圖9中示出的形式。圖10示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。圖10的轉(zhuǎn)子與圖6的轉(zhuǎn)子的相似之處在于，它包含片材層疊的管狀內(nèi)部支撐部件1003、圍繞內(nèi)部支撐部件1003的圓周以交替極性布置的多個徑向磁化永磁體1022、從每個永磁體1022徑向向外布置的軟磁軸向通量引導(dǎo)部件1001以及形成為在軸向方向上由堆疊且層疊的環(huán)形鋼片材制成的管狀結(jié)構(gòu)，全都與結(jié)合圖6的描述一樣。此外，管狀結(jié)構(gòu)1002通過沿著相鄰軸向通量延伸部件1001之間的空隙延伸的徑向延伸輪輻1023連接到內(nèi)部支撐部件1003。因此，內(nèi)部支撐部件1003、外部通量引導(dǎo)部件1002和輪輻1023可以由單個片材層疊結(jié)構(gòu)形成，該片材層疊結(jié)構(gòu)由在軸向方向上堆疊的大致環(huán)形鋼片材形成，它們中的每一個具有提供用于軸桿的中心開口的中心切口和用于容納永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件的圓周分布的切口。因此，圖4-10的轉(zhuǎn)子全都包含在轉(zhuǎn)子的徑向方向上磁化(如圖4-6、9_10中的點箭頭所示)的永磁體，且提供在徑向方向上延伸穿過永磁體，即穿過徑向向內(nèi)表面和與徑向向內(nèi)表面相對的徑向向外表面的磁通量。永磁體極性交替地布置，使得在圓周方向看，每個永磁體的相鄰永磁體與其相鄰的永磁體具有磁場的不同取向。圖11示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。圖11的轉(zhuǎn)子包含環(huán)繞轉(zhuǎn)子的縱軸的管狀中心支撐部件1103。該管狀支撐部件限定用于容納要被轉(zhuǎn)子驅(qū)動的軸桿或軸的中心開口。一般地，該管狀支撐結(jié)構(gòu)1103可以由任意合適的材料制成，例如是:非磁性材料，例如鋁；鎂合金；基于聚合物的材料；復(fù)合材料；諸如玻璃纖維、碳纖維等的纖維材料或上述材料的組合，因為支撐材料1103不是轉(zhuǎn)子的磁路的一部分。該轉(zhuǎn)子還包含圍繞管狀支撐部分1103的外部圓周表面均勻分布的偶數(shù)個永磁體1122。每個永磁體沿著管狀支撐結(jié)構(gòu)的軸向長度軸向延伸。在圖11的示例中，永磁體形成為具有相對的矩形表面和側(cè)壁的相對薄的板。徑向向內(nèi)側(cè)壁毗鄰且可以連接(例如膠粘或機(jī)械固定)到管狀支撐部件的外表面。永磁體在轉(zhuǎn)子的圓周方向上磁化且提供如點箭頭所示在圓周/切線方向上延伸穿過永磁體(即，穿過矩形表面)的磁通量。永磁體極性交替地布置，使得在圓周方向看，每個永磁體的相鄰永磁體與其相鄰的永磁體具有磁場的不同取向。在圖11的不例中，內(nèi)部支撐部件包含其上布置永磁體的軸向延伸脊1133，例如內(nèi)部支撐部件的徑向凸出擠壓部。所述脊支撐扭矩負(fù)載。磁體可以膠合到該結(jié)構(gòu)，因為大層疊環(huán)在徑向方向上支撐磁體和軸向通量部件，磁體的附加固定可能是不需要的。每個永磁體在圓周方向上夾置在兩個軸向通量引導(dǎo)部件1101a、b之間。每個軸向通量引導(dǎo)部件形成為層疊鋼片材塊。鋼片材是堆疊的矩形片材，從而形成與永磁體基本具有相同的軸向和徑向尺度的塊且限定在軸向和切線方向(永磁體的位置處的切線)上的平面。因此，軸向通量引導(dǎo)部件1101a、b在圓周方向上向離開/進(jìn)入永磁體的磁通量提供軸向和切向通量路徑。該轉(zhuǎn)子還包含形成為包括輪輻部件1123的管狀結(jié)構(gòu)的外部通量引導(dǎo)部件1102，該輪輻部件從管狀支撐結(jié)構(gòu)徑向向內(nèi)延伸且將相鄰的永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件的組分開。外部通量引導(dǎo)部件和輪輻部件由在軸向方向上堆疊和層疊的環(huán)形鋼片材制成。外部通量引導(dǎo)部件1102環(huán)繞軸向通量引導(dǎo)部件1101a、b和永磁體1122，且提供高效徑向和圓周磁通量路徑以及轉(zhuǎn)子的增加的機(jī)械穩(wěn)定性，因為在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)期間它反平衡作用在永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件上的離心力。脊1133具有楔形剖面，該楔形剖面具有狹窄的底部和較寬徑向向外部分。輪輻1123具有相應(yīng)較寬的徑向向內(nèi)端部，因而允許輪輻與脊嚙合且被脊限制。替代地或另外地，輪輻可以以其他方式耦合到內(nèi)部支撐部件1103。在此處描述的各個實施例中，在轉(zhuǎn)子芯的軸端部，軸向通量引導(dǎo)部件可以例如通過端板限制來對抗離心力，如圖12a_b所示。圖12a_d示出轉(zhuǎn)子的不同實施例的徑向-軸向平面上的剖面圖。圖12a示出圖5的轉(zhuǎn)子的徑向-軸向平面上的剖面圖，該轉(zhuǎn)子包含片材層疊的管狀內(nèi)部支撐部件1203、圍繞內(nèi)部支撐部件1203的圓周以交替極性布置的多個徑向磁化永磁體1222、從每個永磁體徑向向外布置的片材層疊的軸向通量引導(dǎo)部件1201以及片材層疊的外部通量引導(dǎo)部件1202，全都與結(jié)合圖5的描述一樣。圖12a還示出了其上可以安裝所述轉(zhuǎn)子的中心軸1244。圖12b示出與圖12a的轉(zhuǎn)子類似的轉(zhuǎn)子的徑向-軸向平面上的剖面圖，但是其中軸向通量引導(dǎo)部件1201軸向延伸超出永磁體1222和外部通量引導(dǎo)部件1202。該轉(zhuǎn)子包含端板1245，端板之間在軸向方向上夾置有永磁體1222和外部通量引導(dǎo)部件1202。軸向通量引導(dǎo)部件1201穿過端板1245中的相應(yīng)孔軸向凸出。端板可以由非磁性材料制成,所述非磁性材料例如是鋁、鎂合金、基于聚合物的材料、復(fù)合材料、諸如玻璃纖維、碳纖維等的纖維材料或上述材料的組合。端板在高的速度和負(fù)載下機(jī)械地支撐轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。圖12c示出與圖12b的轉(zhuǎn)子類似的轉(zhuǎn)子在徑向-軸向平面上的剖面圖，但是其中軸向通量引導(dǎo)部件1201具有與外部通量引導(dǎo)部件具有相同軸向長度的狹窄部分1201a，以及穿過端板1245中的相應(yīng)孔軸向凸出的延伸部分1201b。在圖12c的示例中，狹窄部分徑向向外且延伸部分徑向向內(nèi)。在圖12c的示例中，端板1245具有徑向覆蓋外部通量引導(dǎo)部件和軸向通量引導(dǎo)部件的狹窄部分的環(huán)形板的形式。端板和部分軸向延伸的軸向通量引導(dǎo)部件在高的速度和負(fù)載下機(jī)械地支撐轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。圖12d示出與圖12c的轉(zhuǎn)子類似的轉(zhuǎn)子的徑向-軸向平面上的剖面圖，但是其中外部通量引導(dǎo)部件1202還由軸向延伸銷1246支撐。銷1246延伸穿過外部通量引導(dǎo)部件的層疊片材的相應(yīng)孔以及端板1245中的相應(yīng)孔。因此，所述銷由非磁性端板支撐。應(yīng)當(dāng)意識到，盡管參考圖5的轉(zhuǎn)子說明了通量引導(dǎo)部件的軸向限制，此處描述的轉(zhuǎn)子的其他實施例的通量弓I導(dǎo)部件可以以相同的方式限制。例如，當(dāng)非磁性端板被添加到圖9的轉(zhuǎn)子時，橋923上的負(fù)載減小，因為橋923僅需要支撐疊層924。圖13a和13b示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。圖13a_b的轉(zhuǎn)子類似于圖11的轉(zhuǎn)子且因而并不再次做詳細(xì)描述。圖13a-b的轉(zhuǎn)子與圖11中的轉(zhuǎn)子的不同之處在于，圖13a-b的轉(zhuǎn)子包含兩個外部通量引導(dǎo)部件1102a和1102b，它們靠近轉(zhuǎn)子的相應(yīng)軸向端部布置，因而在其間留下圓周空隙1331。兩個通量引導(dǎo)部件中的每一個都形成為包括輪輻部件1123的管狀結(jié)構(gòu)，該輪輻部件從管狀結(jié)構(gòu)徑向向內(nèi)延伸且將相鄰的永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件的組分開。外部通量引導(dǎo)部件和輪輻部件由在軸向方向上堆疊和層疊的環(huán)形鋼片材制成。外部通量引導(dǎo)部件1102a-b中的每一個環(huán)繞軸向通量引導(dǎo)部件1101a、b和永磁體1122，且提供高效徑向和圓周磁通量路徑以及轉(zhuǎn)子的增加的機(jī)械穩(wěn)定性，因為在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)期間它反平衡作用在永磁體和軸向通量引導(dǎo)部件上的離心力。每個外部通量引導(dǎo)部件的軸向?qū)挾瓤梢员贿x擇為匹配與定子形成的有效氣隙的軸向?qū)挾?。圖14a和14b示出用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子的另一示例。圖14a_b的轉(zhuǎn)子類似于圖13a_b的轉(zhuǎn)子且因而并不再次做詳細(xì)描述。具體而言，圖14a_b的轉(zhuǎn)子還包含靠近轉(zhuǎn)子的相應(yīng)軸向端部布置的兩個外部通量引導(dǎo)部件1102a和1102b，因而在其間留下圓周空隙。在圖14a-b的示例中，圓周套1431布置在外部通量引導(dǎo)部件之間的空隙中。套1431限制永磁體和/或軸向通量引導(dǎo)部件以對抗離心力。套1431可以由非磁性材料制成，所述非磁性材料例如是鋁、鎂合金、基于聚合物的材料、復(fù)合材料、諸如玻璃纖維、碳纖維等的纖維材料或上述材料的組合。因此，所述套增加轉(zhuǎn)子的機(jī)械穩(wěn)定性而不負(fù)面影響磁通量。盡管詳細(xì)描述和示出了一些實施例，本發(fā)明不限于此，而是可以在下面的權(quán)利要求限定的主旨的范圍內(nèi)以其他方式實施。具體而言，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其他實施例，且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下做出結(jié)構(gòu)或功能修改。此處公開的本發(fā)明的實施例可以用于電動自行車或其他電驅(qū)動車輛、尤其是輕重量的車輛的直接輪驅(qū)動電動機(jī)。這種應(yīng)用可能強加對于高扭矩、相對低的速度和低成本的需求。可以通過在使用少量永磁體和線圈的緊湊幾何結(jié)構(gòu)中具有相對高的磁極數(shù)目的電動機(jī)滿足這些需求，以符合且滿足增強的轉(zhuǎn)子組件常規(guī)的成本需求。在枚舉若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置其中若干個可以由一個且相同的硬件項來實施。在互不相同的從屬權(quán)利要求中陳述了或在不同實施例中描述了某些措施這一純粹事實并不表示這些措施的組合不能用作優(yōu)勢。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在本說明書中使用時，術(shù)語“包含”及其動名詞旨在指定陳述的特征、整體、步驟和/或組件的存在，但是不排除一個或更多其他特征、整體、步驟、組件和/或其組合的存在或添加。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置成產(chǎn)生用于與該磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的定子磁場相互作用的轉(zhuǎn)子磁場，其中所述轉(zhuǎn)子適于繞該轉(zhuǎn)子的縱軸旋轉(zhuǎn)；其中該轉(zhuǎn)子包含: -圍繞所述縱軸圓周地布置的多個永磁體,每個永磁體在磁化方向上磁化從而產(chǎn)生磁通量， 一多個軸向通量引導(dǎo)部件，每一個都適于提供用于所述多個永磁體中相應(yīng)一個產(chǎn)生的磁通量的至少二維通量路徑，該二維通量路徑包含軸向部分； 一支撐結(jié)構(gòu)，包含從所述多個永磁體徑向向內(nèi)布置的內(nèi)部管狀支撐部件；以及一至少一個外部通量引導(dǎo)部件，適于為所述多個永磁體中一個或更多個產(chǎn)生的磁通量提供至少徑向方向上的路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中該外部通量引導(dǎo)部件包含環(huán)繞所述永磁體和所述軸向通量引導(dǎo)部件的外部管狀支撐結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，還包含在所述外部管狀支撐部件和所述內(nèi)部管狀支撐部件之間徑向延伸的多個輪輻部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其中所述輪輻部件形成為所述外部通量引導(dǎo)部件和所述支撐結(jié)構(gòu)中至少一個的整體部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)子，其中所述永磁體通過相應(yīng)輪輻部件彼此圓周地分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述輪輻部件進(jìn)一步適于至少在徑向方向上提供磁通量路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述輪輻部件由層疊金屬片材制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的轉(zhuǎn)子，其中形成所述輪輻部件的層疊金屬片材布置在相應(yīng)徑向-圓周平面中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述外部通量引導(dǎo)部件由層疊金屬片材制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的轉(zhuǎn)子，其中形成外部通量引導(dǎo)部件的層疊金屬片材布置在相應(yīng)徑向-圓周平面中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述支撐結(jié)構(gòu)由層疊金屬片材制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)子，其中形成支撐結(jié)構(gòu)的層疊金屬片材布置在相應(yīng)徑向-圓周平面中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述支撐結(jié)構(gòu)由非磁性材料制成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中多個軸向通量引導(dǎo)部件中的每一個由層疊金屬片材制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的轉(zhuǎn)子，其中形成多個軸向通量引導(dǎo)部件中的每一個的層疊金屬片材布置在至少具有軸向和圓周范圍的相應(yīng)平面中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的轉(zhuǎn)子，其中形成多個軸向通量引導(dǎo)部件中的每一個的層疊金屬片材布置在至少具有軸向和徑向范圍的相應(yīng)平面中。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中多個軸向通量引導(dǎo)部件中的每一個由提供三維通量路徑的軟磁材料制成。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述永磁體的磁化方向至少具有徑向分量。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中所述永磁體的磁化方向至少具有圓周分量。
20.一種電機(jī)，包含根據(jù)權(quán)利`要求1至19中任意一個所限定的定子和轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子。一種用于內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極調(diào)制式機(jī)器的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配置成產(chǎn)生用于與磁極調(diào)制式機(jī)器的定子的定子磁場相互作用的轉(zhuǎn)子磁場，其中所述轉(zhuǎn)子適于繞轉(zhuǎn)子的縱軸旋轉(zhuǎn)；其中該轉(zhuǎn)子包含圍繞所述縱軸圓周地布置的多個永磁體，每個永磁體在磁化方向上磁化，從而產(chǎn)生磁通量；多個軸向通量引導(dǎo)部件，每個適于為多個永磁體中相應(yīng)一個產(chǎn)生的磁通量提供至少二維通量路徑；支撐結(jié)構(gòu)，包含從多個永磁體徑向向內(nèi)布置的內(nèi)部管狀支撐結(jié)構(gòu)；以及至少一個外部通量引導(dǎo)部件，適于為所述多個永磁體中一個或更多個產(chǎn)生的磁通量提供至少徑向方向上的路徑。
文檔編號H02K1/27GK103119831SQ201180044501
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者G·阿特金森, A·杰克, L-O·彭納德 申請人:霍加納斯股份有限公司