CN101036279A - 永磁体转子以及用于制造永磁体转子的方法 - Google Patents

永磁体转子以及用于制造永磁体转子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于一种用于永磁体机器的转子，具有朝着机器的定子弯曲的外周面(10)以及安装在布置在极靴内的开口(18)内的永磁体(20)。按照本发明，极靴(9)包括多个平行的永磁体(20)，在永磁体外侧的极靴的边缘处留下材料缩颈(24)。

Description

永磁体转子以及用于制造永磁体转子的方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于永磁体电机器的转子以及如权利要求9所述的用于制造永磁体转子的方法。
背景技术
由于高效的永磁体已经进入市场，永磁体电机器已经变得更加常用。特别是，永磁体同步机器已经用于以往采用鼠笼机器或直流机器的许多应用中。在永磁体机器的转子中，永磁体安装在转子的表面上，或者嵌入转子的通常由铁磁片材制成的片状芯体中。根据解决方案，嵌入转子的永磁体大致放置在转子的周向，或者放置成V形配置。
永磁体机器的制造商涉及由永磁体材料造成的问题。永磁体材料相对脆弱，并且因此必须仔细处理，特别是永磁体非常大，并且在转子片状芯体中以很大的力吸引铁。另一重要因素是磁极外周的结构，影响气隙通量的最佳分布。所需要的是在气隙中的磁通量，其分布尽可能均匀，特别是正弦形的。为此提出多种建议，包括转子极部分的外周结构，以及通过在其中布置开口来控制极中的磁通量。永磁体部件的尺寸还确定技术经济的选择。
在具有相当大的周向转子速度的大型机器中，施加在极和永磁体上的离心力很大。但是，同时必须小心保持最佳的机器电磁性能。这意味着该结构必须在机械上牢固，并且磁通量的分布必须是正弦的。谐波频率将在机器中造成噪音和振动。
发明内容
本发明的目的在于消除所述的问题并且开发一种新型永磁体转子，该转子对于制造技术来说更加优选和经济，并且使用更加可靠。按照本发明的转子的特征在于权利要求1的特征部分限定的特征，并且相应地，按照本发明的方法的特征在于权利要求9的特征部分限定的特征。本发明的某些其它优选实施例具有从属权利要求限定的特征。
按照本发明的解决方案使其经济地制造具有大永磁体极的机器，由于每个极的永磁体可由极的横向上(即转子转动的方向)的多个永磁体部件形成。永磁体是矩形的，并且具有标准尺寸，这使其更加经济，并且容易操作。极的外表面将是成形曲线，其方式是根据需要通过切割制造极片材叠摞的磁性片材来对机器设定尺寸，这更加容易切割。永磁体和气隙之间的部分由具有出色磁性的片材制成的事实意味着磁损失减小，并且通量均匀分布。机械结构同样在所需应用中牢固，并且具有很大的离心力。
按照本发明的优选实施例，支承元件安装在单个极的平行磁体之间，在永磁体的轴侧将极帽和片材叠摞互连。通过这种解决方案实现的极结构在机械上保持牢固和刚性。如果支承元件是由不锈钢制成的杆，将不在磁场上具有任何扭曲作用。
附图说明
下面，通过参考附图，在某些实施例的帮助下描述本发明，附图中：
图1表示按照本发明的转子的截面；
图2表示按照本发明第二实施例的转子的截面图；以及
图3表示按照本发明第三实施例的转子的截面图。
具体实施方式
图1表示按照本发明在转子2中的一个极4的截面图。极4包括由分层的铁磁片材形成的转子片材叠摞6。片材以公知方式切割，使得在转子片材叠摞的中心处具有用于轴6的孔，并且转子极由具有弯曲周面10的极靴9和极靴和轴之间的转子磁性主体11形成。最好是，极的外周曲率不同于机器气隙表面的曲率，它是在附图中以虚线12表示的圆形。极4的中心14和气隙表面12之间的距离d小于极的边缘16和气隙表面12之间的距离D。极靴的结构影响机器气隙中磁通量的分布。所打算的是将气隙流尽可能制造成正弦形，这减小了机器转矩脉动和谐波电流。
开口18在转子极靴9内模切，并且永磁体部件20安装其中，使得永磁体的磁极之一(在此实例中的S极)面向气隙，并且另一磁极(N极)面向机器轴8。此实施例在转子转动的方向上包括两个平行的永磁体。根据机器的尺寸，在转子的纵向或轴向上可以具有多个永磁体部件。具有例如不锈钢的非磁性材料的I形杆22安装在平行的永磁体部件20之间，在面向气隙的部分(即极靴9)和面向轴的部分(即磁性主体11)内延伸到转子片材叠摞中。具有这种结构的转子极的磁性能非常出色，这是由于S和N极之间的磁场泄漏减小并且磁通量引导到气隙内。在具有多个平行永磁体的宽极的情况下，由于制造技术的因素，铁磁片材的缩颈必须留在永磁体之间，使得片材更加刚性，并且在片材叠摞组装过程中更加容易处理。材料缩颈应该尽可能窄小，以便减小对于磁场的扭曲作用。在永磁体的位置处在极靴的边缘上具有连接极靴9和磁性主体11的材料缩颈24。这在制造过程中并且在最终机器中将极靴保持就位。缩颈的宽度应该保持机械刚性所需的最小程度，以便减小杂散磁通量。一旦转子片材叠摞6组装并安装在轴8上，永磁体部件20放置在为其制成的开口18内，并且钢杆22插入为其制成的凹槽中。最后，安装间隙所需的位于永磁体和片材叠摞之间的空间通过例如树脂注射或真空浸渍的方法填充，将永磁体锁定就位。
图1的实施例中的转子包括六个极，即三对极，径向虚线25之间的部分形成一个极。在每个极内极靴9的边缘处所具有机器的气隙显著大于极靴的部分。在极靴外部的这个部分的宽度和深度根据应用而设定尺寸。这还可用来输送冷却空气，以便改善冷却的效率。同样，对于电机器的电磁性能来说，极和轴之间的部分通常不需要很宽。为了使得转子的这个部分更窄以及整个转子更轻，有利的是在转子主体内制成开口26。这些开口可用来输送冷却空气。
图2和3表示使用图1的参考标号的可以适用本发明的某些其它的实施例。应该理解到对于所有附图来说，它们只表示和描述对于本发明来说重要的部件。公知解决方案适用于转子结构以及定子和电机器的框架的其它方面。
这些平行永磁体部件28安装在转子极靴内，并且两个相邻的极靴通过保留在片材叠摞的片材内的材料缩颈30分开。扭曲磁场的作用最好通过厚极靴来补偿，厚极靴尽可能在气隙中提供正弦形的通量分布。类似于图1，此实例中的永磁体是矩形的，并且在转子的轴向上顺序具有多个。
图3所示的实施例包括嵌入极靴的四个平行永磁体部件32，使其不相互对准，而是和相邻永磁体部件形成一个角度。
上面，在某些实施例的帮助下描述了本发明。但是，这些描述不应该认为起限制作用，本发明的实施例可在以下权利要求的范围内变化。

Claims (12)

1.一种用于永磁体机器的转子，包括由具有面向机器定子的弯曲周面(10)的片材叠摞形成的至少两个极靴(9)，所述片材叠摞安装在轴(8)上，以及安装在布置在极靴的开口(18)内并且具有第一和第二相反磁极的永磁体(20)，每个永磁体的一个磁极大致面向转子的周面，并且另一相反的磁极大致面向转子轴，其特征在于，每个极靴安装有至少两个大致平行的永磁体(20、28、38)，并且材料缩颈(24)在永磁体的外侧保持在极靴的边缘处。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，大致在转子径向上在永磁体之上延伸的支承件(22)布置在每个极靴的平行磁体之间。
3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，支承件通过在永磁体之间保留的片材叠摞中的材料缩颈形成。
4.如权利要求2所述的转子，其特征在于，支承件延伸到在永磁体内侧和外侧的极部分内。
5.如权利要求1-4任一项所述的转子，其特征在于，布置在每个极靴内的平行磁体大致平行于连接每个极的相对边缘的拐角的割线安装。
6.如权利要求1-4任一项所述的转子，其特征在于，布置在每个极靴内的平行永磁体相互倾斜安装。
7.如权利要求6所述的转子，其特征在于，在转子轴的侧面上的平行磁体之间的角度大于180度。
8.如权利要求2所述的转子，其特征在于，在永磁体部件和极的片材叠摞之间具有填充材料，以便将永磁体保持就位。
9.一种制造永磁体转子的方法，所述转子包括安装在机器轴上的片材叠摞以及具有面向机器定子的弯曲周面的至少两个极靴，所述方法包括形成在转子极中以便安装永磁体的开口，其特征在于，在转子周向上大致平行的至少两个永磁体(20、28、38)安装在一个极中，并且极和永磁体之间保留的空间填充填充材料以便锁定永磁体。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，支承元件(22)安装在永磁体之间，并且在永磁体的内侧和外侧在转子的径向上延伸到极片材叠摞内。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，连接极帽和转子内侧部分的材料缩颈(30)留在至少两个永磁体之间。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，接收一个极靴的永磁体的开口布置成平行于极靴的割线或极靴的外周的切线。
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