本發明涉及一種永久激勵電動機器、特別是馬達，永久激勵電動機器具有定子和安裝成能圍繞縱軸線旋轉的轉子，其中，定子具有繞組系統，其中，永磁體布置在轉子上，其中，永磁體的磁性材料具有用于磁化的優先方向，使得通過永磁體的路徑能夠分別被限定在局部優先方向的方向上，其中，與極面上的點相關聯的優先方向上的磁體尺寸被限定為從該點沿優先方向通過永磁體到另外的極面上的對應點的路徑長度，其中，在轉子和定子之間形成間隙，其中，繞組系統被設計并且布置為，使得它經由間隙與轉子的永磁體以電磁的方式相互作用。

背景技術：

1、從us2004/150283?a1已知，一種永磁電動機具有定子和轉子、繞組系統以及轉子上的永磁體，其中，轉子上的永磁體在面向氣隙的一側上具有北極和南極。

2、上述類型的永久激勵電動機器已從wo?2006/064589?a1中已知。

3、從de?10?2012?211960a1中已經已知，以cefeb為基礎形成永磁體。在同樣的情況下，該情況從西門子股份公司(siemens?ag)的出版物中得出：“用于馬達應用和發電機應用的特別細晶、可持續永磁體，prior?art?publishing?gmbh，prior?art?publishing?gmbh，manfred-von-richthofen-str.9，12101berlin?germany，《現有技術期刊》第2022卷第12期，2022年6月15日(2022-06-15)，第41-43頁，xp007024723，”。

4、從jp?5?860654b2已經已知，電機具有帶永磁體的轉子，該永磁體分別在面向間隙的一側具有北極和南極。

5、關于具有永磁體轉子的電機的背景知識能夠從jp?2018?038162a中被提取。

6、在相關的永久激勵電動機器或pm馬達中，動力性受到被多種影響因素影響。除了自身的極慣性矩外，熱允許扭矩、電氣時間常數、電機電壓引起的扭矩限制以及磁路的飽和行為也具有限制作用。

7、所得到的動力性通常是在小磁體體積與材料成本之間的設計折衷。通過使用昂貴的釹鐵硼磁體(ndfeb磁體)，該釹鐵硼磁體的特點是體積小，能夠實現馬達的動態行為。

技術實現思路

1、基于現有技術的問題和缺點，本發明的目的在于創造一種更具成本效率的高動態解決方案。

2、為了實現根據本發明的目的，提出了一種具有獨立權利要求1的特征部分的附加特征的、開頭限定類型的永久激勵電動機器。此外，本發明還提出了一種模擬方法、一種系統以及一種相應的計算機程序產品。各個從屬權利要求包含本發明的有利改進。

3、在本發明的上下文中，磁各向異性描述了磁性材料能夠具有用于磁化的優先方向或優先平面的事實。磁各向異性的量度是磁各向異性能量，即為了將磁化從優先方向中旋轉出來所需的功。

4、根據本發明，磁性剩磁(簡稱剩磁)描述的是永磁體在去除外部磁場后保留的剩余磁性。在本發明中，剩磁準確描述了剩余磁性，如果永磁體暴露于飽和磁通密度。

5、在本發明的術語中，磁矯頑力是指使預先充電到飽和磁通密度的鐵磁物質完全且永久地退磁所必需的磁場強度，使得所產生的總磁通或局部磁通密度為零。該場強通常縮寫為jhc。

6、本發明通過結合使用cefeb磁體和特殊的馬達結構來解決所提出的問題。

7、詳細地，根據本發明，提出將永磁體設計為基于cefeb的磁體，其中，至少部段地沿縱軸線延伸的永磁體被設計并且布置為，使得永磁體在面向間隙的一側上分別具有北極和南極，并且在優先方向上的磁體尺寸從北極的面積重心開始是那里的轉子直徑的1/10至1/3之間。

8、優選的實施形式規定，轉子在包括磁體在內的磁體區域中的直徑例如為45毫米(+/-10％)。因此，得出磁體尺寸在從北極的面積重心開始的優先方向上位于4.5毫米至15毫米之間。在直徑90毫米(+/-10％)的情況下，得出磁體厚度從北極的面積重心開始在9毫米至30毫米之間。

9、混合金屬，也稱為鈰混合金屬，是一種由稀土制成的金屬合金。標準品質典型地由至少98％的稀土金屬、1％的鐵和0.8％的鎂組成。由于稀土的金屬的大的化學相似性，但稀土的金屬分離非常困難，因此使用混合金屬更為經濟。

10、鐵含量為15％至50％的鐵混合金屬合金稱為鈰鐵或商品名稱為奧厄氏火石合金(auermetall)。

11、經典的混合金屬中稀土金屬的百分比分布直接來自于起始礦物獨居石的百分比分布：其大約包含45％至52％的鈰、20％至27％的鑭、15％至18％的釹、3％至5％的鐠、1％至3％的釤、鋱和釔，加上微量的其他稀土金屬。

12、本發明的優選改進規定，除了技術上不可避免的雜質之外，永磁體還具有根據基本組成cefeb+x+z的模式的材料組成。該材料含有20重量百分比至35重量百分比的鈰。nd、pr、la、y、dy、tb、gd、ho元素的含量各自均小于10重量百分比，且總含量小于15重量百分比。此外，適用的是，nd、pr、la、y、dy、tb、gd、ho和ce組分的總和位于25重量百分比和35重量百分比之間。組分z的含量最多為6重量百分比并且代表al、co、cu、ga、si、ge中的至少一種元素，具有的含量各自最多為3重量百分比。硼元素的含量為0.85重量百分比至1.1重量百分比。鐵元素的含量為59重量百分比至75重量百分比之間或構成組合物的其余部分。

13、本發明的有利的改進，為了生產磁體基本上有兩種變型。

14、第一種變型(經由“粉末冶金路線”或“燒結磁體”的制造)提供以下方法步驟：

15、-熔化合金，

16、-優選在帶鋼連鑄(或薄帶鑄造)時，澆注并凝固熔體以形成固體，

17、使得固體被制造成帶的形狀，

18、-將固體粒化以使顆粒尺寸小于10μm，優選小于5μm，

19、-在磁場中排列顆粒以設定優先方向或磁各向異性，

20、-壓制，優選地形成具有磁各向異性的殼或透鏡，

21、-燒結，

22、-熱處理。

23、第二種變型是通過“快速凝固路線”或“熱壓磁體”進行生產，提供以下方法步驟：

24、-熔化合金，

25、-借助熔融紡絲快速凝固以形成固體，

26、-熱壓固體，

27、-對生壞進行熱重塑，以設定優先方向。

28、快速凝固最好借助快速旋轉的銅輪(“熔融紡絲(melt?spinning)”)進行，以快速地散熱。

29、可選地，兩種變型分別經由晶界擴散利用來自組nd、pr、la、y、dy、tb、gd、ho、bo或其合金中的至少一個元素來進行后處理。

30、熱壓或熱等靜壓(hip)是制造技術的發展，其中，粉末和可行的其他固體材料同時被熱壓并且被燒結。其涉及在一個工作程序中通過陶瓷的壓制和燒結來成型。

31、在第二種變型的情況下，生壞的熱重塑是在所參與的金屬的再結晶溫度以上的成型步驟。由在成型步驟期間并且在成型步驟之后發生的回復過程和軟化過程能夠伴隨著在成型過程中發生的硬化。特別地，其涉及工件的軋制或壓制。

32、特別有目的性地，機器的繞組系統至少部分地嵌入形成磁回路的材料中。

33、根據本發明的有利的改進，轉子能夠設計為內轉子，并且永磁體能夠徑向附接在轉子的外部。

34、根據本發明的另外的有利的改進，轉子能夠設計為外轉子，并且永磁體能夠布置在轉子面向間隙的內表面上。

35、當轉子磁體的極數小于或等于16時，本發明的優點特別地明顯。當極數小于或等于8時，本發明是特別優選。這能夠通過模擬來證明。

36、本發明的有利改進提供，永磁體具有以下特征中的至少一個：

37、-在室溫的情況下剩磁位于0.7t與1.0t之間，

38、-在室溫的情況下磁矯頑力(jhc)位于-450ka/m與-750ka/m之間。

39、本發明的的有利改進提供，機器設計為并且永磁體的尺寸和布置為，使得在機器運行期間，間隙中的基波的b場幅度在0.7t與0.85t之間。

40、本發明的另外的有利改進提供，永磁體各自在面向間隙的一側上具有北極和南極，永磁體具有馬蹄形、梯形或透鏡形的橫截面形狀。如果永磁體實施為透鏡形或碗形的，則能夠確保，與轉子的極數無關地，永磁體背離間隙的部段基本上遵循磁的優先方向。借助透鏡形狀實現用于場線走向的永磁體的恒定的橫截面，而無需使用多余的磁體材料。一方面，這有助于節省質量以減少慣性并改善動力性，并且另一方面維持磁體的低成本。

41、本發明的有利改進進一步提供，磁體軸向地和/或徑向地和/或在周向上以分段或組裝的方式被設計，優選地至少部分地粘在一起。該可行性由于模塊性而開辟了良好的設計的靈活性并且使生產變得容易。替代地，永磁體能夠至少徑向地和/或在周向方向上設計為一體，從而能夠實現改善的磁體特征并且減少的接頭不會成為機械弱點。

42、在該可行性提供的情況下，永磁體在面向間隙的一側上各自具有北極和南極，其是有目的性的，即如果永磁體各自被設計并且附接在轉子上，使得磁體線從間隙的一側在第一圓周位置進入轉子，使得它們以部段的方式切向延伸并且磁體線在第二圓周位置離開轉子。

43、馬達的優選實施形式提供了磁體，

44、-磁體優選地分成3毫米至5毫米的軸向的部段和/或

45、-在極的中心上的優先方向上的磁體尺寸在碗形磁體的情況下位于5毫米至12毫米之間，并且透鏡形、馬蹄形(見圖2)的磁體位于10毫米至25毫米之間。

46、此外，該馬達的優選實施方式提供馬達設計，即：

47、-極數最多為16，特別優選地為8，和/或

48、-定子的鐵心齒與轉子之間的距離為0.6毫米至1毫米和/或

49、-定子疊片優選地具有疊片厚度為小于150μm和/或

50、-在所有疊片的情況下存在齒部之間的槽縫。

51、由于本發明和描述的進一步改進得出具有較低電感的永久激勵電動機器。因此，電流能夠快速地建立，該情況導致高的動力性。此外，由此電壓極限特性曲線也被推移至大扭矩，該情況同樣增加了馬達的動力性。借助在熱的方面允許的定子電流，選擇的氣隙感應能夠使大扭矩實現。因此，其也是可行的，在長的時間段上使用高的動力性。定子電流產生低的電樞反應，使得在電流與扭矩之間的關系在大扭矩下是線性的。這會改善發動機的動力。根據本發明的結構得出馬達，其提高應用機器的生產效率。這特別地適用于機床、機器人和生產機器。

52、有利改進提供一種計算機實施的方法，其用于模擬根據本發明或根據其改進之一的機器。為此，優選地設計并且準備包括計算機系統的至少一個計算機用于根據該方法進行模擬。有利的，能夠借助相應的計算機程序產品來準備計算機或計算機系統，以執行根據本發明或其為此改進的方法。