CN111916282A - 使用变化的磁化强度制造磁通聚焦磁体 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于制造永磁体（250、350）的设备（460）和一种方法。设备（460）包括（a）模具（470）；（b）第一磁装置（461）和第二磁装置（464）；（c）模件；以及（d）用于空间引导和/或改变磁通量的磁性元件（480）。磁性元件位于在第一磁装置和第二磁装置之间延伸的区域中并可移动地支撑在该区域中，使得在第一位置（480a）中，给出第一空间磁通量分布，并且在第二位置（480b）中，给出不同于第一空间磁通量分布的第二空间磁通量分布。进一步描述了利用所述方法制造的磁体（350）和包括这种磁体（350）的机电换能器（140）以及风力涡轮机（100）。

Description

使用变化的磁化强度制造磁通聚焦磁体

技术领域

本发明涉及用于制造永磁体的设备和方法。此外，本发明涉及利用所述方法制造的磁体，以及包括至少一个这种磁体的机电换能器和风力涡轮机。

背景技术

永磁材料用于多个不同的应用领域。可能在技术上和经济上最重要的应用领域为机电换能器，即电动机和发电机。配备有至少一个永磁体（PM）的电动机借助于绕组或线圈产生临时变化的磁场将电能转换为机械能。该临时变化的磁场与PM的磁场相互作用，PM的磁场例如在电动机的转子组件相对于定子组件的旋转运动中产生。在物理上互补的方式中，发电机将机械能转换成电能。

发电机为用于产生电能的任何发电厂的核心部件。这适用于直接捕获机械能的发电厂，例如，水力发电装置、潮汐发电装置和也称为风力涡轮机的风力发电装置。然而，这也适用于发电厂，该发电厂（i）首先使用例如来自燃烧化石燃料或来自核能的化学能，以产生热能，并且（ii）其次借助于适当的热力学过程将所产生的热能转换成机械能。

发电机的效率可能是优化电能生产的最重要因素。对于PM发电机，必要的是，由永磁体（PM）产生的磁通量很强。这可以利用烧结的稀土磁体，例如，使用FeNdB材料成分来最佳实现。然而，由PM装置或PM工件产生的空间磁场分布也对发电机效率产生影响。在后一种情况下，当使用具有不均匀磁畴排列图案的PM装置时，往往是有利的，其产生有意地不均匀的磁场强度或磁通密度，特别是在转子组件和定子组件之间的气隙中。

已知在PM装置中配置非均匀磁畴排列图案以便实现所谓的“磁通聚焦”。WO2012/141932A2公开了PM磁体布置，在该布置中，组合不同磁化的PM装置，使得实现“磁聚焦”。EP3 276 642 A1公开了一种具有聚焦磁性排列图案的烧结稀土PM，其具有单件式PM主体。EP2 762 838 A2公开了用于制造PM的设备和方法，其中在烧结过程期间施加不均匀的外部磁场，以便在不同方向上磁化PM的不同区域。

磁通量提供了气隙磁通密度的大幅增加，这导致机电换能器、诸如用于直接驱动风力涡轮机的发电机的更高扭矩/功率。因此，在不久的将来，对磁通聚焦永磁体（FFPM）工件/装置的需求将会增加。然而，与光学器件类似的可以通过所谓的（磁）焦距来表征的磁聚焦的期望强度或程度取决于具体的应用领域。因此，制造不同类型的FFPM工件是昂贵的，因为对于具有不同焦距的FFPM工件来说，需要用于压实、磁化和烧结磁性粉末的不同设备。

可能需要促进磁通聚焦永磁体（FFPM）工件的制造。

发明内容

根据独立权利要求的主题可以满足这种需要。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造永磁体、特别是烧结永磁体的设备。所提供的设备包括（a）模具，该模具具有用于接收永磁体材料粉末的模腔；（b）第一磁装置和第二磁装置，其用于产生用于磁化容纳在模腔内的粉末的磁通量；（c）用于压实容纳在模腔内的粉末的模件；以及（d）用于空间引导和/或改变磁通量的磁性元件。磁性元件位于在第一磁装置和第二磁装置之间延伸的区域中并可移动地支撑在该区域中，使得在磁性元件的第一位置中，至少在模腔内给出第一空间磁通量分布，并且在磁性元件的第二位置中，至少在模腔内给出第二空间磁通量分布。第二空间磁通量分布不同于第一空间磁通量分布。

所描述的设备基于如下构思：当在粉末压实和磁化工序期间将磁性元件放置在至少两个不同位置时，空间磁通量分布在这些过程期间改变。具体地，空间磁通量分布以使得粉末经受至少一个空间非均匀或不均匀的磁通线分布的方式变化。这意味着由磁化和压实步骤产生的磁化压实块将不会表现出具有磁畴排列方向的平行取向的均匀磁化。相反，至少在磁化压实块的一些区域内产生磁畴排列方向的扩展角分布。该扩展角分布可以产生（烧结的）永磁体（PM）工件的聚焦磁化，其将借助于在适当的烧结炉或腔内的已知烧结工序从磁化的压实块获得。因此，（烧结的）PM（工件）的聚焦程度、并且特别是焦点或焦点区域的位置取决于在压实和磁化工序期间磁性元件被带到的位置。这意味着，通过适当选择磁性元件被带到的位置，可以调节所产生（烧结）和磁化块的磁聚焦特性。

利用所描述的设备，可以制造不同类型的磁通聚焦永磁体（FFPM）工件。具体地，为了制造具有第一磁通聚焦特性的第一类型FFPM，将磁性元件带到第一组至少两个位置，并且为了制造具有第二磁通聚焦特性的第二类型FFPM工件，将磁性元件带到在空间上不同于第一组的位置的第二组至少两个位置。

要提到的是，磁通聚焦特性不仅可以由磁性元件的位置的定位限定，而且可以由磁性元件存在于相应位置内的持续时间限定。此外，磁通聚焦特性还可以通过采用这些位置之间的相对定时以及磁化和压实工序的进展来确定。

要进一步提到的是，磁化压实块的磁通聚焦特性通常至少部分地对应于烧结永磁体（PM）工件的磁聚焦特性，该永磁体（PM）工件将借助于已知的后处理步骤从烧结的磁化压实块制成。这些步骤可以包括例如适当的成形，例如借助于去除烧结磁性材料和/或表面精加工。

此外，要提到的是，磁化和压实的步骤通常同时进行或至少在一定时间内重叠进行。

此外，要提到的是，借助于磁通量磁化粉末可以与磁畴的排列相关联。

根据本发明的另一个实施例，该设备进一步包括用于改变磁性元件位置的致动器机构。这可以提供的优点在于，可以精确地并且以自动化方式控制磁性元件的位置。

致动器机构可以被配置成以连续方式移动磁性元件。然而，在某些应用中，致动器机构可以以逐步的方式将磁性元件驱动到离散位置和从离散位置驱动磁性元件。

根据本发明的另一个实施例，第一磁装置和第二磁装置被配置成在磁性元件实质缺失的情况下产生磁通量图案，该磁通量图案至少在模腔内包括磁通线的扩散角分布。这可以提供的优点在于，即使在缺失磁性元件的情况下，也可以制成具有磁排列方向的聚焦图案的FFPM以及相应的磁化压实块。这意味着可移动磁性元件（的存在）将（仅）修改聚焦磁通量图案。

在仅由（至少）两个磁装置产生的磁通线的扩展角分布在时间上为静止的情况下，可以被视为表示基础磁通量图案。因此，通过移动磁性元件产生的时变磁通量可以被视为表示与基础磁通量图案的偏移。

根据本发明的另一个实施例，两个磁装置中的至少一者包括（a）用于产生磁通量的电磁线圈和（b）用于引导和/或用于成形由电磁线圈产生的磁通量的磁轭。

通过提供适当的磁轭来支撑产生磁通量的电磁线圈可以提供这样的优点，即至少在模腔的选定区域内的磁通量（密度）可以明显增加。此外，通过以适当的方式设计磁轭的形状和/或几何形状，可以产生磁通线的期望（基础）扩展角分布，这产生了期望的聚焦磁通基础磁化设计。

也可以称为磁极片的磁轭可以由铁磁材料制成，特别是由铁或钴铁制成，以用于获得较高的磁饱和度。与此相反，模具可以由非磁性材料制成，并且特别是由非铁磁性材料制成。（目前）优选的材料为不锈钢。然而，也可以使用其他提供具有机械刚性的模具材料。

根据本发明的实施例，磁性元件以它可以沿预定义轨迹连续移动的方式被支撑。这可以提供的优点在于，可以以高度精确的方式在空间上限定磁性元件可以被带到以及被带到的位置。这可以产生高精度的相应制成的磁聚焦特性。

轨迹可以由任何机械引导结构（包括例如，导杆或导轨）预定义。优选地，引导结构由非磁性材料（诸如例如不锈钢）制成，以便不扰乱磁通量。

要提到的是，在“准连续考虑”中，持续移动对应于到相邻位置之间具有小距离的多个位置的连续移动。持续移动甚至可以被视为往返于无限数目的位置的离散移动，其中两个相邻位置之间的距离为零。

根据本发明的另一个实施例，预定义轨迹的长度确定永磁体的磁焦距。

通过沿相对长的轨迹移动磁体，将产生磁畴排列方向的角分布，该角分布具有相对大或宽的扩展。因此，磁聚焦将相对较强，并因此，焦距将相对较小。

要提到的是，磁聚焦可以被视为类似于光学聚焦。这意味着足以满足FFPM的大多数应用的沿着一个方向的磁畴排列方向的角扩展产生一维（1D）磁通聚焦，从而产生线性延伸的聚焦区域。这种磁聚焦对应于借助于圆柱形光学透镜的光学聚焦。另选地，（在时间平均中）模腔内的磁通量可以沿着彼此垂直的两个方向（并且都平行于PM的主表面）具有角扩展。这产生二维（2D）磁通聚焦，其产生磁焦点或（小）磁通密度被聚焦的位置。这种磁聚焦对应于借助于球面光学透镜的光学聚焦。

要提到的是，长度可能不一定是例如通过上述确定的引导结构允许的最大可能长度。长度可以更确切地说是在某个磁化和压实工序中磁性元件移动的实际长度。这意味着，根据相对于最大可能长度的实际长度，可以适当地调节磁通聚焦特性。因此，可以简单地通过改变磁性元件行进的实际轨迹长度来制造不同类型的FFPM。

根据本发明的另一个实施例，预定义轨迹为沿弯曲形状的路径，特别是沿圆弧的路径。这可以提供磁性元件沿几何上非常简单的路径行进的优点。因此，可以以简单且精确的方式预测所产生的磁通聚焦特性。这有利于FFPM工件的磁性设计。

根据本发明的另一个实施例，第一磁装置具有第一磁轭，并且第二磁装置具有第二磁轭。关于模腔，第一磁轭和第二磁轭位于相对侧处。此外，第一磁轭具有面向模腔的第一外轭表面，并且第二磁轭具有面向模腔的第二外轭表面。此外，第一外轭表面为凹形的，并且第二外轭表面为凸形的或平坦的。

所描述的两个磁轭的空间设计可以提供以下优点：可以以简单且有效的方式在模腔内产生适当且良好限定的磁通线的扩展角分布。根据具体应用，外轭表面的弯曲可以为规则的，即没有任何角和边缘（“块和凸块”）或可以为不规则的。

根据本发明的另一个实施例，第一外轭表面具有第一半径，并且第二外轭表面具有不同于第一半径的第二半径。这可以提供的优点在于，可以实现在磁化压实块的侧边缘处和相对于磁化压实块的侧边缘的磁畴排列方向的更高的排列角度。

在一些实施例中，（至少一个）磁性元件包括磁性材料或由磁性材料制成，特别是由铁磁材料制成。这可以提供以下优点：关于由（仅由）磁装置引起的基础磁通量图案，由移动磁性元件引起的（期望的）临时磁扰动将是强的。因此，可以实现在磁化压实块的侧边缘处和相对于磁化压实块的侧边缘的磁畴排列方向的更高的排列角度。

铁磁材料可以为铁或铁和钴的组合物。要提到的是，在包括（至少）两个磁性元件的实施例中，所有磁性元件当然可包括这种磁性材料或可由这种磁性材料制成。

根据本发明的另一个实施例，该设备进一步包括另一磁性元件，该另一磁性元件以它可沿另一预定义轨迹连续移动的方式被支撑。这可以提供的优点在于，磁化工序可以在磁化强度方面更有效。另选地或组合地，可以加速磁化工序，因为（至少）两个磁性元件同时“工作”。

根据本发明的另一个实施例，关于设备的磁对称轴线，预定义轨迹和另外的预定义轨迹相对于彼此对称。这可以提供以下优点：可以以简单且可靠的方式制造具有磁畴排列方向的对称扩展角分布的FFPM。

在该文献中，设备的术语“磁对称轴线”可以特别指的是借助于两个磁装置产生的磁场线的空间分布。这适用于（a）两个磁性元件的实质缺失或（b）两个磁性元件与该磁性对称轴线等距间隔的设备的操作状态。

根据本发明的另一个实施例，预定义轨迹为沿弯曲或线性形状的路径，并且另一预定义轨迹为沿着另一弯曲或线性形状的另一路径。为了移动两个磁性元件中的至少一者，相应的弯曲形状可以为圆弧。这可以提供两个磁性元件可以沿几何上非常简单的路径行进的优点。因此，可以以简单且精确的方式预测所产生的磁通聚焦特性。这有利于FFPM工件的磁性设计。

根据本发明的另一个实施例，第一磁装置具有第一磁轭，并且第二磁装置具有第二磁轭。此外，关于模腔，第一磁轭和第二磁轭位于相对侧。此外，第一磁轭具有面向模腔的第一外轭表面，并且第二磁轭具有面向模腔的第二外轭表面。所述第一外轭表面为平坦的，并且所述第二外轭表面为凸形的。

同样对于具有至少两个磁性元件的上述实施例，所描述的两个磁轭的空间设计可以提供以下优点：可以以简单且有效的方式在模腔内产生适当且良好限定的磁通线的扩展角分布。根据具体应用，凸形的第二外轭表面的弯曲可以为规则的，即没有任何角和边缘（“块和凸块”），或者可以为不规则的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造永磁体、特别是烧结永磁体的方法。所提供的方法包括（a）将永磁体材料粉末填充到模具的模腔中；（b）借助于第一磁装置和第二磁装置产生用于磁化容纳在模腔内的粉末的磁通量；（c）借助于模件压实容纳在模腔内的粉末；（d）在第一磁装置和第二磁装置之间延伸的区域内移动至少一个磁性元件，该磁性元件在空间上从第一位置到至少第二位置引导和/或修改所产生的磁通量。因此，在至少一个磁性元件的第一位置，至少在模腔内给出第一空间磁通量分布，并且在至少一个磁性元件的第二位置，至少在模腔内给出第二空间磁通量分布。第二空间磁通量分布不同于第一空间磁通量分布。

此外，所描述的方法基于以下构思：当移动至少一个磁性元件时，空间磁通量分布可以以这样的方式改变，即FFPM可以以有效且灵活的方式制造。在这方面，灵活意味着取决于至少一个磁性元件的空间移动，可以实现磁化压实块内的磁畴排列方向的不同图案。

根据本发明的实施例，移动至少一个磁性元件包括（a）沿第一方向的预定义轨迹的第一移动和（b）沿与第一方向相反的第二方向的预定义轨迹的第二移动。这意味着在描述性词语中，在磁化和压实工序期间，存在至少一个磁性元件的前后移动。这可以提供的优点在于，利用至少一个磁性元件不仅可以实现一个而且可以实现多个磁化循环。这可以提高可以由磁化压实块产生的PM的磁通聚焦特性的精度和强度。

在所述方法的优选应用中，永磁体材料包括稀土材料，特别是NdFeB。这可以提供可以制造非常强的FFPM的优点。

在这方面，提到永磁体材料的其他成分可包括铁素体和/或SmCo。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过实施上述方法制成的永磁体、特别是烧结永磁体。

根据本发明的另一方面，提供了一种机电换能器，特别是发电机。所提供的机电换能器包括（a）定子组件和（b）转子组件。转子组件包括（b1）支撑结构和（b2）至少一个如上所述的永磁体。永磁体被安装到支撑结构。

所提供的机电换能器基于这样的构思，即它可以用包括至少一个（烧结的）FFPM的转子组件构建，该FFPM表现出适当的磁通聚焦。由于适当的磁通聚焦，发电机的效率相对于可以用一定量的可用“机械”动力产生的电力量可以得到改善。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于产生电力的风力涡轮机。所提供的风力涡轮机包括（a）塔架，（b）风力转子，其布置在塔架的顶部部分处并且包括至少一个叶片；以及（c）如上所述的机电换能器。机电换能器与风力转子机械联接。

所提供的风力涡轮机，也称为风能设备，基于上述机电换能器允许提高风力涡轮机的能量转换效率的构思。与诸如太阳能设备的其他技术相比，这可以有助于提高风力涡轮机技术对再生电力生产的吸引力。

需指出，已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，已经参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而已经参考设备类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中收集，除非另有指出，否则除了属于一种类型主题的特征的任何组合之外，还有与不同主题相关的特征之间的任何组合，特别是在方法类型权利要求的特征与设备类型权利要求的特征之间的任何组合被认为与本文件一起公开。

从下文将描述的实施例的示例，本发明的上文限定的方面和其他方面是明显的，并且参考实施例的示例进行解释。下面将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但本发明不限于此。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的风力涡轮机。

图2以示意图示出了图1的风力涡轮机的发电机。

图3示出了根据本发明实施例制成的磁通聚焦永磁体（FFPM）。

图4示出了用于制造具有一个可移动磁性元件的烧结永磁体的设备。

图5示出了用于制造具有两个可移动磁性元件的烧结永磁体的设备。

具体实施方式

附图中的图示为示意性的。需指出，在不同的附图中，相似或相同的元件或特征设置有相同的附图标记或设置有附图标记，这些附图标记仅在第一数字内与相应的附图标记不同。为了避免不必要的重复，已经关于前面描述的实施例阐明的元件或特征在本说明书的稍后位置处未再次阐明。

图1示出了根据本发明的实施例的风力涡轮机100，其包括安装在未示出的基础上的塔架120。在塔架120的顶部上布置有机舱122。此外，提供了偏航角调节装置121，该偏航角调节装置121能够使机舱122围绕未示出的垂直轴线旋转，该未示出的垂直轴线与塔架120的纵向延伸部对齐。通过以适当的方式控制偏航角调节装置121，可以确保在风力涡轮机100的正常操作期间，机舱122总是与风向适当地对齐。

风力涡轮机100进一步包括具有三个叶片114的风力转子110。在图1的透视图中，仅可见两个叶片114。转子110可绕旋转轴线110a旋转。安装在轮毂112处的叶片114相对于旋转轴线110a径向延伸。

在轮毂112和叶片114之间分别设置有叶片角度调节装置116，以通过围绕未示出的轴线旋转相应的叶片114来调节每个叶片114的叶片间距角，该未示出的轴线基本上与相应叶片114的纵向延伸部平行地对齐。通过控制叶片角度调节装置116，可以调节相应叶片114的叶片间距角，使得可以从风力驱动的风力转子110的可用机械动力中获取最大风力。

如从图1中可以看出，在机舱122内设置有可选的齿轮箱124。齿轮箱124用于将转子110的转数转换成轴125的更高转数，轴125以已知的方式联接到机电换能器130。机电换能器为发电机130。没有齿轮箱的风力涡轮机被称为直接驱动（DD）风力涡轮机。

此外，提供制动器126以便停止风力涡轮机100的操作或者以便例如在紧急情况下降低转子110的转速。

风力涡轮机100进一步包括用于以高效方式操作风力涡轮机100的控制系统143。除了控制例如偏航角调节装置121之外，所描绘的控制系统153还用于以优化的方式调节转子叶片114的叶片间距角。

发电机130包括定子组件135和转子组件140。在这里描述的实施例中，发电机130以所谓的“内定子-外转子”构造实现。这意味着转子组件140环绕定子组件135并且转子组件140的未示出的永磁体或PM组件围绕内定子组件135的多个未示出的线圈的布置行进，这些线圈产生由拾取来自行进的永磁体随时间变化的磁通量而产生的感应电流。

根据这里描述的实施例，每个永磁体（PM）组件包括至少三个烧结的永磁体工件，该永磁体工件由NdFeB材料成分制成。

图2以截面图示出了发电机130的示意图。发电机130包括定子组件135。定子组件135包括定子支撑结构237，定子支撑结构237包括多个层压片的堆叠，和容纳在定子支撑结构237内的多个定子绕组239。绕组239借助于未示出的电连接以已知的方式互连。

发电机130的转子组件140通过气隙ag与定子组件135分离，转子组件140包括转子支撑结构242，转子支撑结构242提供用于安装多个烧结永磁体250的机械基部。烧结磁体为磁通聚焦永磁体（FFPM），当设计具有适当的磁焦距时，允许增加气隙ag内的磁通密度。在图2中，转子组件140的旋转轴线用附图标记230a表示。

在这里描述的示例性实施例中，在转子组件140的每个角位置处布置有三个彼此相邻布置的烧结FFPM。要提到的是，在图2中，为了便于说明，仅描绘了三个烧结（分配给一个角位置的）FFPM 250。实际上，根据发电机130的尺寸，多个FFPM 250被安装到转子支撑结构242。FFPM 250优选地围绕支撑结构242的弯曲表面区域以矩阵状结构布置，该弯曲表面区域具有围绕发电机轴线240a的基本圆柱形的几何形状。

从图2中可以看出，烧结FFPM 250没有直接安装到转子支撑结构242。相反，提供了一种由铁磁体材料、例如铁制成的背板244。提供背板244以确保适当的磁通量引导。这以有利的方式明显降低了磁杂散场的强度。

图3示出了根据本发明实施例制成的FFPM 350。FFPM 350以给予磁畴排列方向352的扩展角分布的方式被磁化。根据这里描述的实施例，每个磁畴排列方向352遵循直线磁化线。直线以扇形方式相对于彼此成角度或倾斜。具体地，直线磁化线的扩展角分布在FFPM350的主表面350a上方的区域中产生焦点354，焦点354的特征在于由FFPM 350产生的磁场和相应的磁通密度的局部最大值。FFPM 350的前表面和焦点354之间的距离为磁焦距fd。

根据这里描述的示例性实施例，所描绘的磁畴排列图案相对于对称轴线354a对称。在该文献中，对称轴线354a也称为磁轴线。磁轴线354a为主表面350a的法线轴线，其行进穿过焦点354。

图4示出了用于制造压制磁体粉末形式的块的设备460，该压制磁体粉末可以在炉中烧结并成为烧结的永磁体。具体地，设备460用于压实和磁化磁性材料粉末495。随后所产生的磁化压实块的烧结在未示出的烧结炉中进行。

设备460包括模具470，在模具470内形成模腔472。模腔472可以由至少一个未示出的模件封闭，该模件也用于压实粉末495。至少一个模件的移动沿着垂直于附图平面的方向。

设备460进一步包括用于产生磁通量的装置，该磁通量施加到压实粉末495。这些磁通量产生装置包括第一磁装置461和第二磁装置464。在图4中所示的实施例中，第一磁装置461产生磁北极N，并且第二磁装置464产生磁南极S。根据已知设备，第一磁装置461包括（i）用于产生磁通量的第一电磁线圈462，以及（ii）用于引导和/或用于成形存在于模腔472内的磁通量（线）的第一磁轭463。相应地，第二磁装置464包括（i）第二电磁线圈465和（ii）第二磁轭466。

根据这里描述的示例性实施例，分配给北极的第一磁轭463和分配给南极的第二磁轭466具有不同的几何形状。具体地，两个磁轭463、466的外表面的弯曲半径彼此不同。第一磁轭463具有面向模腔472的第一外轭表面463a。第一外轭表面463a为相对于模腔472的位置具有弯曲半径R1的凸表面。第二磁轭466具有面向模腔472的第二外轭表面466a。第二外轭表面466a为相对于模腔472的位置具有弯曲半径R2的凹表面。如从图4中可以看出，R1明显大于R2。

磁轭463、466的几何形状的差异具有这样的效果：在模腔472内将提供不均匀的磁场以及相应的磁通量，这产生压实的粉末495烧结块的不均匀磁化。如图3中所示，这种不均匀的磁化可产生磁畴排列方向352的扩展角分布。

然而，设备460进一步包括用于增加模腔内磁通量的不均匀性的装置。由此，可以制成具有短焦距的FFPM。

具体地，设备460进一步包括磁性元件480，其可以沿预定义轨迹481行进。轨迹481的空间路线由未示出的引导结构限定。根据这里描述的示例性实施例，预定义轨迹为弧形弯曲路径481，其平行于第一磁轭463的凹表面463a行进。

从图4中可以看出，在压实和磁化过程中，磁性元件480可以在第一位置480a和第二位置480b之间前后移动。借助于示意性示出的致动器机构482来致动相应的移动。

应当理解，当改变两个位置480a、480b之间的（弯曲的）距离以及相应的间隔时，模腔472内的磁通线图案的不均匀性发生变化。这对（a）以所述设备460和（b）以烧结炉所制成的FFPM的焦距的焦距有影响，在烧结炉内进一步处理用设备460制成的磁化压实块。具体地，两个位置480a、480b之间的间隔越大，则不均匀性越大，并且焦距越小。

图5示出了根据本发明另一个实施例的用于制造烧结永磁体的设备560。设备560与设备460具有明显的结构相似性。具体地，在该实施例中产生用于磁性粉末495的磁南极的第二磁装置和模具470在设备460中是相同的。

与图4中所示的设备460相比，设备560不仅包括一个而是包括两个磁性元件，第一磁性元件580和另一个或第二磁性元件590。在设备560的操作期间，两个磁性元件580、590沿线性方向移动。具体地，第一轨迹581被分配给第一磁性元件580，而另一个或第二轨迹591被分配给第二磁性元件590。第一轨迹581在第一磁性元件580的第一位置580a（用实线描绘）和第一磁性元件580的第二位置580b（用虚线描绘）之间延伸。因此，第二轨迹591在第二磁性元件590的第一位置590a（用实线描绘）和第二磁性元件590的第二位置590b（用虚线描绘）之间延伸。

从图5可以看出，产生北极（用于磁性粉末495）的第一磁装置561包括第一电磁线圈562和第一磁轭563。与图4中所示的设备460相比，第一磁轭563包括平坦的第一外轭表面563a。

根据这里描述的示例性实施例，设备560以对称方式操作。因此，“对称”涉及在两个磁装置561和464之间给予的磁场（线）图案。具体地，该图案相对于磁对称轴线560a呈现轴线对称性。尽管磁场图案随着两个磁性元件580、590的移动而改变，但是总是给予关于轴线560a的对称性。给予“对称守恒”是因为在该实施例中，两个磁性元件580、590的移动总是对称的。这意味着在任何时刻，第一磁性元件580和对称轴线560a之间的第一距离与第二磁性元件590和对称轴线560a之间的第二距离相同。因此，不仅由两个磁装置561和464产生的磁场线图案是对称的，而且由磁性元件580、590引起的对该磁场线图案的“扰动”在空间上以对称方式移动。

要提到的是，在其他实施例中，两个磁性元件沿非线性路径移动。这种非线性路径可以具有任何其他弯曲形状，诸如图4中所示的圆形形状。此外，磁轭563、466的形状，特别是在模腔472附近的区域中的形状可以具有任何形状。

用设备560进行的磁化和压实或压缩粉末495的工序可以如下：

（1）将粉末495填充到模腔472中。

（2）两个未示出的模件作为压制工具移动到附图平面中。由此，形成盖。

（3）借助于两个磁装置561和464产生磁场。

（4）两个磁性元件580、590向外移动。

（5）当对磁性粉末495施加所需压力时，压制工具的下部部分或上部部分将压出由压实粉末495组成的磁体块。

（6）现在磁体块已经准备好进行可选的等静压制，并且经历常规的烧结工序。

尽管上述实施例通常用于制造烧结磁体，但是要提及的是，利用所描述的设备，还可以制造由粉末制成的粘合磁体或其他磁体而无需烧结。

需指出，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且冠词“一（a）”或“一（an）”的使用不排除多个。还可以组合结合不同实施例描述的元件。需指出，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (18)

1.一种用于制造永磁体（250；350）、特别是烧结的永磁体（250、350）的设备（460；560），所述设备（460；560）包括：

模具（470），其具有用于接收永磁体材料粉末（495）的模腔（472）；

第一磁装置（461；561）和第二磁装置（464），其均用于产生用于磁化容纳在所述模腔（472）内的粉末（495）的磁通量；

用于压实容纳在所述模腔（472）内的粉末（495）的模件；以及

磁性元件（480；580、590），其用于空间引导和/或修改所述磁通量；其中，

所述磁性元件（480；580、590）位于在所述第一磁装置（461；561）和所述第二磁装置（464）之间延伸的区域中并可移动地被支撑在所述区域中，使得

在所述磁性元件（480；580、590）的第一位置（480a；580a、590a）中，至少在所述模腔（472）内给出第一空间磁通量分布，以及在所述磁性元件（480；580、590）的第二位置（480b；580b、590b）中，至少在所述模腔（472）内给出第二空间磁通量分布，其中所述第二空间磁通量分布不同于所述第一空间磁通量分布。

2.根据前述权利要求所述的设备（460；560），进一步包括：

致动器机构（482），其用于改变所述磁性元件（480）的位置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备（460；560），其中，

所述第一磁装置（461；561）和所述第二磁装置（464）被配置成在所述磁性元件（480；580、590）实质缺失的情况下产生磁通量图案，所述磁通量图案至少在模腔（472）内包括磁通线的扩展角分布。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的设备（460），其中，

所述两个磁装置（461、464；561）中的至少一者包括

用于产生所述磁通量的电磁线圈（462、465；562），以及

磁轭（463、466；563），其用于引导和/或用于成形由所述电磁线圈（462、466；562）产生的磁通量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备（460；560），其中，

所述磁性元件（480；580、590）以它可以沿预定义轨迹（481；581、591）连续移动的方式被支撑。

6.根据前述权利要求所述的设备（460；560），其中，

所述预定义轨迹（481；581、591）的长度确定所述永磁体（250、350）的磁焦距（fd）。

7.根据前述两项权利要求中任一项所述的设备（460），其中，

所述预定义轨迹（481）为沿弯曲形状的路径，特别是沿圆弧的路径。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备（460），其中，

所述第一磁装置（461）具有第一磁轭（463），并且所述第二磁装置（464）具有第二磁轭（465），

关于所述模腔（472），所述第一磁轭（463）和所述第二磁轭（466）位于相对侧，

所述第一磁轭（463）具有面向所述模腔（472）的第一外轭表面（463a），以及所述第二磁轭（466）具有面向所述模腔（472）的第二外轭表面（466a），并且，

所述第一外轭表面（463a）为凹形的，并且所述第二外轭表面（466a）为凸形的或平坦的。

9.根据前述权利要求所述的设备（460），其中，

所述第一外轭表面（463a）具有第一半径（R1），并且所述第二外轭表面（466a）具有不同于所述第一半径（R1）的第二半径（R2）。

10.根据前述权利要求5至7中任一项所述的设备（560），进一步包括：

另一磁性元件（590），其以它可沿着另一预定义轨迹（591）连续移动的方式被支撑。

11.根据前述权利要求10所述的设备（560），其中，

相对于所述设备（560）的磁对称轴线（560a），所述预定义轨迹（581）和所述另一预定义轨迹（591）相对于彼此对称。

12. 根据前述权利要求10至11中任一项所述的设备（560），其中，

所述预定义轨迹（581）为沿弯曲或线性形状的路径，以及

所述另一预定义轨迹（591）为沿着另一弯曲或线性形状的另一路径。

13.根据前述权利要求10至12中任一项所述的设备（560），其中，

所述第一磁装置（561）具有第一磁轭（563），并且所述第二磁装置（464）具有第二磁轭（466），

关于所述模腔（472），所述第一磁轭（563）和所述第二磁轭（466）位于相对侧，

所述第一磁轭（563）具有面向所述模腔（472）的第一外轭表面（563a），以及所述第二磁轭（466）具有面向所述模腔（472）的第二外轭表面（466a），并且，

所述第一外轭表面（563a）为平坦的，并且所述第二外轭表面（466a）为凸形的。

14.一种用于制造永磁体（250、350）、特别是烧结永磁体（250、350）的方法，所述方法包括：

将所述永磁体材料粉末（495）填充到模具（470）的模腔（472）中；

借助于第一磁装置（461）和第二磁装置（464）产生用于磁化容纳在所述模腔（472）内的粉末（495）的磁通量；

借助于模件压实容纳在所述模腔（472）内的粉末（495）；

在所述第一磁装置（461）和所述第二磁装置（464）之间延伸的区域内，将在空间上引导和/或修改所产生的磁通量的至少一个磁性元件（480）从第一位置（480a）移动到至少第二位置（480b），其中，

在所述至少一个磁性元件（480）的第一位置（480a）中，至少在所述模腔（472）内给出第一空间磁通量分布，以及在所述至少一个磁性元件（480）的第二位置（480b）中，至少在所述模腔（472）内给出第二空间磁通量分布，其中所述第二空间磁通量分布不同于所述第一空间磁通量分布。

15. 根据前述权利要求所述的方法，其中，

移动所述至少一个磁性元件（480）包括

沿第一方向的预定义轨迹（481）的第一移动，以及

沿与所述第一方向相反的第二方向的预定义轨迹（481）的第二移动。

16.通过实施前述两项权利要求中任一项所述的方法制造的永磁体（250、350）、特别是烧结永磁体。

17. 一种机电换能器（140）、特别是发电机（130），所述机电换能器（130）包括：

定子组件（135），以及

转子组件（140），包括

支撑结构（242）以及

根据前述权利要求所述的至少一个永磁体（250、350），其中，所述永磁体（250、350）被安装到所述支撑结构（242）。

18.一种用于产生电力的风力涡轮机（100），所述风力涡轮机（100）包括：

塔架（120），

风力转子（110），其被布置在所述塔架（120）的顶部部分处并且包括至少一个叶片（114）；以及

根据前述权利要求所述的机电换能器（130），其中，所述机电换能器（130）与所述风力转子（110）机械地联接。

Images