CN1956293B - 用于组装永磁极组件的方法和设备 - Google Patents

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CN1956293B CN200610107679XA CN200610107679A CN1956293B CN 1956293 B CN1956293 B CN 1956293B CN 200610107679X A CN200610107679X A CN 200610107679XA CN 200610107679 A CN200610107679 A CN 200610107679A CN 1956293 B CN1956293 B CN 1956293B
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Abstract

一种用于转子(12)的磁极组件(14)，该磁极组件包括具有至少一个永磁块体(42)的永磁极(40)、具有机械连接到磁极上的磁极帽的多个叠片(30)和具有机械连接到磁极上的底板的多个叠片(20)。

Description

用于组装永磁极组件的方法和设备
关于联邦资助的研发的声明
本发明根据与NREL签订的转包合同ZAM-4-31235-05和与美国能源部签订的主合同DE-AC36-99-GO10337而获得政府支持。政府对本发明享有一定权利。
技术领域
本发明主要涉及永磁电机，特别是涉及用于组装电机的永磁极组件的方法和设备。
背景技术
至少一些已公知的在电力工业级风力发电机和其它应用中使用的高扭矩、低速永磁电机包括大直径转子，这些转子具有大于1米的直径。这些转子通常包括许多磁极。已公知磁极由多个紧固到转子上的磁块组装而成。然而，这样的设计通常不能充分考虑到磁极设计的问题，这些问题包括转子损耗、退磁保护、磁极成形、磁极组装、永磁块体的获取、磁化磁极处理和/或磁化磁极的磁极装配。
对于转子损耗，至少一些已公知的无刷交流同步永磁电机中可包括必要的、但是不希望存在的非同步的气隙磁通，其由电枢反应中的谐频和/或子谐频引起或者通过开槽引起。这种非同步的磁通在转子的导电部件中引起涡流损耗。构造具有分数槽绕组，例如每极每相槽数为2/5或2/7，的定子在产生非同步气隙磁通并导致转子损耗方面特别成问题。为了有利于防止产生这种转子损耗，至少一些已公知的电机使用粘结磁体，所述粘结磁体包括嵌入在聚合粘结剂中的磁粉。然而，特别是对于高扭矩电机而言，粘结磁体的剩磁电感通常非常低。
附接磁极的一些方法是已公知的，例如，一些转子利用湿绕在磁体上的玻璃纤维环箍将磁体固定到内部转子电机的转子上。在至少一些转子上，磁体由冷缩配合的金属环箍保持在电机上。采用这种方法，在转子相对于定子被定位之前，磁体在连接到转子上之后通常被磁化。其它已公知的磁极在被插入到限定在预先组装的转子和定子之间的空气隙中之前被磁化。然后用分离的卡具将这些磁极固定在适当的位置。然而，因为卡具是与磁极分开的分离件，因此夹紧操作是耗时的。
发明内容
一方面，提供一种用于转子的磁极组件。该磁极组件包括具有至少一个永磁块体的永磁极、具有机械连接到磁极上的磁极帽的多个叠片和具有机械连接到磁极上的底板的多个叠片。
另一方面，提供一种组装用于转子的磁极组件的方法。所述方法包括：将多个夹杆连接到转子上并且将多个底板叠片连接到转子上。所述方法还包括：将多个磁极帽叠片连接到夹杆上，以便在多个底板叠片和多个磁极帽叠片之间限定出一个腔，并且将多个永磁块体插入到所述腔中。
又一方面，提供一种电机。所述电机包括定子组件和可旋转地与所述定子组件相耦合的转子组件。所述定子组件和所述转子组件通过空气隙相互隔开。所述转子组件包括多个磁极组件，每个磁极组件包括多个单元磁极叠片。所述磁极叠片包括层叠的底板部分、层叠的磁极帽部分和在这两者之间延伸的层叠的桥接部分，从而在层叠底板部分和层叠磁极帽部分之间形成一个腔。所述磁极组件还包括永磁极，该永磁极包括多个在腔内相连接的烧结磁块，从而磁极被多个磁极叠片和连接构件所包围，该连接构件被构造用以将磁极组件固定到转子组件上。
附图说明
图1是示例永磁转子的透视图；
图2是包括永磁极组件的第一实施例的图1所示的示例永磁转子的分解透视图；
图3是永磁极组件的第一实施例的透视图；
图4是永磁极组件的第二实施例的剖视图；
图5是永磁极组件的第三实施例的透视图；
图6是图1所示的保持卡具的典型实施例的剖视图；
图7是永磁极组件的第四实施例的典型实施例的透视图和图6所示的保持卡具的第二实施例的分解视图；
图8是包括图6所示的保持卡具的第三实施例的转子铁心的一部分的侧视图；
图9是包括永磁极组件的第四实施例的转子铁心的一部分的侧视图；
图10是如图9中所示且沿区域10截取得到的转子铁心的一部分的放大视图；和
图11是如图9中所示且沿区域11截取得到的转子铁心的一部分的放大视图。
具体实施方式
本发明针对的是用于具有高磁极数的电机的永磁体(PM)磁极组件，所述电机对于低速驱动特别有用，所述电机例如直接驱动的多兆瓦的风力发电机和船用推进电动机。虽然本发明是结合辐射磁通、同步电机进行描述和阐明，但是本发明不限于这些电机。因此在此阐述的实施例仅仅是示例性的并且表示本发明的多个实施例，但不是所有实施例。如下面所说明的，这些实施例有助于降低电机中的转子涡流损耗、齿形力矩和脉动扭矩，而且利于对去磁电机提供这样的保护，同时还提供了将磁极固定到转子边缘上的装置。该附接装置可使得处于磁化或者非磁化状态的这样的磁极件能够通过轴向滑动磁极分别插入空气隙和从空气隙中取出。
图1是用于电机(未示出)的示例永磁转子组件10的透视图，所述电机包括转子12和通过多个保持卡具16被连接到转子12上的多个永磁极组件14。图2是转子组件10的分解透视图，所述转子组件10包括磁极组件14、多个保持卡具16和转子边缘18。图3是永磁极组件14的第一实施例的透视图。在示例性实施例中，磁极组件14包括多个底板叠片20、多个磁极帽叠片30和机械连接在这两者之间的永磁极40。底板20、磁极帽30和磁极40采用粘结剂粘接在一起，该粘结剂被注入到所有部件之间。
底板叠片20被构造用以利于降低涡流损耗。在示例性实施例中，每个底板叠片20在形状上基本是矩形的。在其它可选实施例中，每个底板叠片20可以为任意其它的形状，例如但是不限于，弧形形状或者梯形形状。具体地说，在示例性实施例中，每个底板叠片20被构造具有与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的形状。在示例性实施例中，底板叠片20由层叠的铁磁性材料制成。在其它可选实施例中，底板叠片20可由任何其它的合适材料进行制造，例如软磁复合材料，该材料可使得磁极组件14起到在此描述的作用。
每个底板叠片20包括第一侧壁22、第二侧壁24、第三侧壁26和第四侧壁28。在示例性实施例中，第二侧壁24和第四侧壁28基本上相互平行。同样，在示例性实施例中，第一和第三侧壁22和26分别基本上垂直于第二和第四侧壁24和28。
磁极帽叠片30被成形以利于使齿形力矩最小化和在异常情况下保护永磁极40不受去磁场作用。在示例性实施例中，每个磁极帽叠片30在形状上基本上是梯形的。在其它可选实施例中，每个磁极叠片30可以为任意其它的形状，例如但是不限于，矩形形状或者弧形形状。具体地说，每个磁极帽叠片30具有基本上与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的外形。在示例性实施例中，每个磁极帽叠片30由电工硅钢材料制造。在其它可选实施例中，磁极帽叠片30可以由使得磁极组件14能够起到在此描述作用的任意其它合适的材料进行制造。
每个磁极帽叠片30包括第一侧壁32和第二侧壁34，所述第一和第二侧壁32和34基本上相互平行。在示例性实施例中，每个磁极帽叠片30包括从侧壁34向侧壁32延伸的第一斜坡部分36，和从侧壁34向侧壁32延伸的第二斜坡部分38。
永磁极40包括连接在底板叠片20和磁极帽叠片30之间的永磁块体42。PM磁极40包括多个没有延伸过磁极组件14的长度的磁块42，而且包括多个堆叠在一起以获得磁极组件14的所需长度的磁块42。
在示例性实施例中，每个永磁块体42在形状上基本上是矩形。在其它可选实施例中，永磁块体42可以为任意其它的形状，例如但是不限于，正方形形状或者梯形形状。具体地说，每个PM磁极40具有与底板侧壁22和磁极帽侧壁32两者外形基本上相匹配的外形。在示例性实施例中，每个PM磁极40由六个烧结磁块42制成并且涂有电绝缘的环氧。在其它可选实施例中，PM磁极40可以由任意其它合适的磁块进行制造并且涂有使得磁极组件14能够起到在此描述作用的任意其它合适的环氧。
在组装期间，在一个实施例中，磁极组件14被磁化，然后被装配到与定子(未示出)相连的转子12上。在其它可选实施例中，磁极组件14被连接到转子12上，并且被磁化，产生随后被连接到定子上的磁化磁极组件14。
图4是磁极组件50的第二实施例的剖视图。永磁极组件50基本上与磁极组件14(如图3所示)相类似，并且在图4中与磁极组件14的部件相同的磁极组件50的部件采用在图3中所使用的相同附图标记。
在示例性实施例中，磁极组件50包括一对机械连接到多个底板叠片200上的夹杆100、多个磁极帽叠片300和永磁极40。夹杆100、底板叠片200、磁极帽叠片300和永磁极40用粘结剂粘接到一起，该粘结剂被注入到所有这些部件之间。
底板叠片200被构造用以利于降低涡流损耗。在示例性实施例中，每个底板叠片200在形状上基本上是矩形的。在其它可选实施例中，每个底板叠片200可以为任意其它的形状，例如但是不限于，弧形形状或者梯形形状。具体地说，在示例性实施例中，每个底板叠片200被构造为与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的形状。在示例性实施例中，底板叠片200由层叠的铁磁性材料制成。在其它可选实施例中，底板叠片200可以采用任何合适的材料进行制造，诸如软磁复合材料，该材料可使得磁极组件50起到在此描述的作用。
底板叠片200包括截平的底板叠片201和全长的底板叠片203两者。全长的底板叠片203轴向连接在相邻夹杆100之间，所述夹杆100位于装配孔114之间。截平的底板叠片201在夹杆100之间轴向延伸，并与每个装配孔114相邻。在示例性实施例中，全长的底板叠片203具有长度L1并且截平的底板叠片201具有长度L2，其中L1大于L2。
每个底板叠片200包括第一侧壁202、第二侧壁204、第三侧壁206和第四侧壁208。在示例性实施例中，第二侧壁204和第四侧壁208基本上相互平行。同样，在示例性实施例中，第一侧壁202基本上垂直于第二和第四侧壁204和208。在示例性实施例中，每个侧壁202包括一对基本上垂直于侧壁202延伸的燕尾榫210。每个燕尾榫210基本上延伸过侧壁202的全宽度。燕尾榫210可滑动地连接到燕尾槽112中，以便在夹杆100内层叠固定每个底板叠片200，直到达到磁极组件50的所需长度。
在示例性实施例中，每个侧壁206包括部分延伸并且基本上延伸过侧壁206的全部宽度的通道220。通道220在其中容纳有焊道222。在组装期间，在最后的底板200被插入到磁极组件之内之后，焊道222沿着磁极组件50的整个长度被轴向应用在通道220之内。
磁极帽叠片300被成形以利于使齿形力矩最小化和在异常情况下保护PM磁块40不受去磁场作用。在示例性实施例中，每个磁极帽叠片300在形状上基本上是梯形的。在其它可选实施例中，每个磁极帽叠片300可以为任意其它的形状，例如但是不限于，矩形形状或者弧形形状。具体地说，每个磁极帽叠片300具有基本上与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的外形。在示例性实施例中，每个磁极帽叠片300由电工硅钢材料制造。在其它可选实施例中，磁极帽叠片300可以由使得磁极组件50能够起到在此描述作用的任意其它合适的材料制造。
每个磁极帽叠片300包括第一侧壁302、第二侧壁304、第三侧壁306和第四侧壁308。第一和第三侧壁302和306基本上相互平行，并且第二和第四侧壁304和308基本上相互平行。因此，在示例性实施例中，侧壁302和306基本上垂直于侧壁304和308。而且，在示例性实施例中，每个侧壁306包括从侧壁306向侧壁304和308分别延伸的斜坡部分320。
在示例性实施例中，侧壁304和308各自包括基本上垂直于侧壁304延伸的燕尾榫310。每个燕尾榫310基本上分别穿过侧壁304和308的全宽度延伸。燕尾榫310可滑动地与燕尾槽110连接，从而使得每个磁极帽叠片300相互堆叠在夹杆100之内，直到达到磁极组件50的所需长度。当磁极帽叠片300被堆叠在一起时，由夹杆侧壁102、底板侧壁202和磁极帽侧壁302限定出一个腔330。腔330基本上延伸通过磁极组件50的全长度。在示例性实施例中，腔330在形状上基本上是矩形的。在其它可选实施例中，腔330可以为任意其它的形状，例如但是不限于，正方形形状或者梯形形状。
永磁极40包括可滑动地连接在磁极组件腔330内的永磁块体42。永磁极40包括多个没有延伸过永磁极组件50的长度的磁块42，而且包括多个堆叠在一起以获得永磁极组件50的所需长度的磁块42。
在示例性实施例中，每个永磁块体42在形状上基本上是矩形的。在其它可选实施例中，永磁块体42可以为任意其它的形状，例如但是不限于，正方形形状或者梯形形状。具体地说，每个磁极40具有与腔330的外形基本上匹配的外形。在示例性实施例中，每个PM磁极40由两个烧结块磁块42制成并且涂有电绝缘的环氧。在其它可选实施例中，PM磁极40可以由任意其它合适的磁块制成并且涂有使得磁极组件50能够起到在此描述作用的任意其它合适的环氧树脂。
在组装期间，每个磁极40被插入到磁极组件腔330之中，直到磁极40达到所需的长度并且焊道222被应用。在焊道222被应用之后，磁极组件50受到真空处理，从而使得磁极组件50能够注入材料。在一个实施例中，磁极组件50由常规的真空压力注入树脂制成，例如但不限于环氧、聚酯和丙烯酸树脂。然后磁极组件50涂有例如但不限于环氧和环氧-聚酯类的材料粉末。在一个实施例中，磁极组件50被磁化，然后在连接到定子上之前被装配到转子铁心18之上。在其它可选实施例中，磁极组件50被连接到转子铁心18上，进行磁化并且导致磁化磁极组件50随后连接到定子上。
图5是永磁极组件70的第三实施例的剖视图。永磁极组件70基本上与磁极组件50(如图4所示)相类似，并且在图5中与磁极组件50的部件相同的磁极组件70的部件采用在图4中所使用的相同附图标记。
在示例性实施例中，磁极组件70包括多个叠片500，每个叠片具有适合接收包括永磁块体42的至少一个永磁极40的尺寸。此外，叠片500被构造用以利于降低涡流损耗，利于使齿形力矩最小化，和在异常情况下保护磁极组件70不受去磁场作用。在示例性实施例中，每个叠片500在形状上基本上是梯形的。在其它可选实施例中，叠片500可以为任意其它的形状，例如但是不限于，弧形形状或者矩形形状。具体地说，每个叠片500具有基本上与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的外形。在示例性实施例中，叠片500由电工硅钢材料制造。在其它可选实施例中，叠片500可以由使得磁极组件70能够起到在此描述作用的任意其它合适的材料进行制造。
每个叠片500包括底板部分502、磁极帽部分504和多个在这两者之间延伸的桥接部分506，从而使得腔508被限定在其中。在示例性实施例中，在其中限定出三个腔508。在其它可选实施例中，每个叠片500可以包括使磁极组件70能够起到在此描述作用的任意数目的腔508。每个永磁块体42的尺寸适合匹配在对应的腔508内。
在示例性实施例中，每个底板部分502包括第一侧壁510、第二侧壁512、第三侧壁514和第四侧壁516。第一和第三侧壁510和514分别基本上互相平行，并且第二和第四侧壁512和516分别基本上相互平行。因此，在示例性实施例中，侧壁510和514基本上垂直于侧壁512和516。而且，在示例性实施例中，唇缘部分518从每个侧壁512和516分别径向向外延伸，从而形成装配表面520。邻近转子装配孔(未示出)的叠片500具有孔522，该孔522的尺寸适合接收从其中穿过的紧固件(未示出)。
在示例性实施例中，每个磁极帽部分504在形状上基本上是梯形的。在其它可选实施例中，磁极帽部分504可以为任意其它的形状，例如但是不限于，矩形形状或者弧形形状。具体地说，每个磁极帽部分504具有基本上与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的外形。
在示例性实施例中，每个磁极帽部分504包括第一侧壁530和第二侧壁532。第一和第二侧壁530和532分别基本上相互平行。而且，在示例性实施例中，侧壁532分别具有从侧壁532向侧壁530延伸的第一斜坡部分534，和从侧壁532向侧壁530延伸的第二斜坡部分536。
在示例性实施例中，桥接部分506包括矩形桥接部分538和梯形桥接部分540两者。在示例性实施例中，每个矩形桥接部分538包括第一侧壁542、第二侧壁544和在这两者之间延伸的主体546。第一和第二侧壁540和542分别基本上相互平行。主体544与底板侧壁510和磁极帽侧壁530机械连通。在示例性实施例中，每个梯形的桥接部分540包括侧壁548、台肩部分550和在这两者之间延伸的主体552。台肩部分550邻近底板唇缘518。主体552与底板侧壁510和磁极帽侧壁530机械连通。
图6是保持卡具16的示例性实施例的剖视图，该保持卡具16被构造用以利于将磁极组件14和70固定到转子边缘18上。在示例性实施例中，每个卡具16在形状上基本上是矩形的。在其它可选实施例中，卡具16可以为任意其它的形状，例如但是不限于，正方形形状或者梯形形状。具体地说，每个卡具16的形状适合匹配相应的底板唇缘、桥接台肩和/或磁极帽斜坡部分。在示例性实施例中，卡具16由非磁性材料制造。在一个实施例中，卡具16由玻璃纤维/树脂复合物制造，该玻璃纤维/树脂复合物例如但不限于G10和/或G11材料。在另一个实施例中，卡具16由复合材料制造，包括但不限于电工硅钢和G10材料。在其它可选实施例中，卡具16可以由能够使磁极组件14和70起到在此描述作用的任意其它合适的材料制造。
在示例性实施例中，每个卡具16包括第一侧壁602、第二侧壁604、第三侧壁606和第四侧壁608。第一和第三侧壁602和606分别基本上互相平行，并且第二和第四侧壁604和608分别基本上相互平行。因此，侧壁602和606基本上垂直于侧壁604和608。而且，在示例性实施例中，侧壁602和606包括从侧壁602和606分别向侧壁608延伸的斜坡部分610。在示例性实施例中，斜坡部分610包括斜坡装配表面612。
参见图2和3和磁极组件14，卡具侧壁604被构造用以机械连接到转子铁心18上，并且卡具斜坡部分610被构造用以机械连接到磁极帽斜坡部分36和38上，从而使得磁极组件14被机械连接到转子12上。在示例性实施例中，紧固件(未示出)贯穿过卡具孔614并且进入卡具16之内的螺纹插入件616之中。在其它可选实施例中，紧固件贯穿卡具孔614，以进入相对于转子铁心18定位的一种闭锁紧固件(未示出)中。
参见图5和磁极组件70，卡具侧壁602和606被构造用以机械连接到桥接台肩部分550上，卡具侧壁604被构造用以机械连接到底板唇缘518上，并且卡具斜坡部分610被构造用以机械连接到磁极帽斜坡部分534和536上，从而使得磁极组件70机械连接到转子铁心18上。在示例性实施例中，紧固件(未示出)贯穿过卡具孔614，通过底板唇缘孔522，并且进入卡具16之内的螺纹插入件616之中。在其它可选实施例中，紧固件贯穿卡具孔614，通过唇缘孔522，并且以进入设置在转子铁心18中的闭锁紧固件(未示出)内。
图7是永磁极组件640的第四实施例的示例性实施例的透视图，以及图6所示的保持卡具670的第二实施例的分解视图。永磁极组件640基本上与磁极组件70(如图5所示)相类似，并且在图7中与磁极组件70的部件相同的磁极组件640的部件采用在图5中所使用的相同附图标记。保持卡具670(如图6所示)基本上与保持卡具16相类似，并且在图7中采用的与保持卡具16的部件相同的保持卡具670的部件采用在图6中所使用相同的附图标记。
在示例性实施例中，磁极组件640包括多个叠片500，每个叠片的尺寸适合接收至少一个从其中穿过的永磁块体42。而且，叠片500被构造用以利于降低涡流损耗，利于使齿形力矩最小化，和在异常情况下保护磁极组件640不受去磁场作用。在示例性实施例中，每个叠片500在形状上基本上是梯形的。在其它可选实施例中，叠片500可以为任意其它的形状，例如但是不限于，弧形形状或者矩形形状。具体地说，每个叠片500具有基本上与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的外形。在示例性实施例中，叠片500由电工硅钢材料制造。在其它可选实施例中，叠片500可以由能够使磁极组件640起到在此描述作用的任意其它合适的材料制造。
每个叠片500包括底板部分502、磁极帽部分504和多个在这两者之间延伸的桥接部分506，从而使得多个腔508限定在其中。在示例性实施例中，在其中限定出两个腔508。在其它可选实施例中，每个叠片500可以包括能够使磁极组件640起到在此描述作用的任意数目的腔508。
在示例性实施例中，每个底板部分502包括第一侧壁510、第二侧壁(未在图7中示出)、第三侧壁514和第四侧壁516。第一和第三侧壁510和514分别基本上互相平行，并且第二侧壁和第四侧壁516分别基本上相互平行。因此，在示例性实施例中，侧壁510和514基本上垂直于第二侧壁和第四侧壁516。而且，在示例性实施例中，至少一些叠片500具有唇缘部分518，该唇缘部分518分别从第二侧壁和第四侧壁516径向向外延伸，从而使装配表面(未在图7中示出)形成。
在示例性实施例中，每个磁极帽部分504在形状上基本上是梯形的。在其它可选实施例中，磁极帽部分504可以为任意其它的形状，例如但是不限于，矩形形状或者弧形形状。具体地说，每个磁极帽部分504具有基本上与定子边缘(未示出)的外形基本上相匹配的外形。
在示例性实施例中，每个磁极帽部分504包括第一侧壁530和第二侧壁532。第一和第二侧壁530和532分别基本上相互平行。而且，在示例性实施例中，侧壁532分别具有从侧壁532向侧壁530延伸的第一斜坡部分(未在图7中示出)，和从侧壁532向侧壁530延伸的第二斜坡部分536。
在示例性实施例中，桥接部分506包括矩形桥接部分538。在示例性实施例中，每个矩形桥接部分538包括第一侧壁542、第二侧壁544和在这两者之间延伸的主体546。第一和第二侧壁540和542分别基本上相互平行。主体544与底板侧壁510和磁极帽侧壁530机械连通。
图7还图示出被构造用以易于将磁极组件640固定到转子边缘18(在图1中示出)上的保持卡具670。在示例性实施例中，每个卡具670在形状上基本上是矩形的。在其它可选实施例中，卡具670可以为任意其它的形状，例如但是不限于，正方形形状或者梯形形状。具体地说，每个卡具670的形状适合匹配相应的底板唇缘518、桥接侧壁544和或磁极帽斜坡部分534和536。在示例性实施例中，卡具670由非磁性材料制造。在一个实施例中，卡具670由玻璃纤维/树脂复合物制造，该玻璃纤维/树脂复合物例如但不限于为G10和或G11材料。在另一个实施例中，卡具670由复合材料制造，包括但不限于电工硅钢和G10材料。在其它可选实施例中，卡具670可以由使得磁极组件640起到在此描述作用的任意其它合适的材料制造。
在示例性实施例中，每个卡具670包括第一侧壁602、第二侧壁604、第三侧壁606和第四侧壁608。第一和第三侧壁602和606分别基本上互相平行，并且第二和第四侧壁604和608分别基本上相互平行。因此，侧壁602和606基本上垂直于侧壁604和608。而且，在示例性实施例中，侧壁602包括从侧壁602中延伸出的斜坡部分610。在示例性实施例中，斜坡部分610包括斜坡装配表面612。
在示例性实施例中，卡具侧壁604被构造用以机械连接到转子铁心18(未在图7中示出)上，并且卡具斜坡部分610被构造用以机械连接到磁极帽斜坡部分536上，从而使得磁极组件640机械连接到转子12(未在图7中示出)上。在示例性实施例中，紧固件(未示出)贯穿卡具孔614。在其它可选实施例中，紧固件贯穿卡具孔614，以进入相对于转子铁心18设置的一闭锁紧固件(未示出)之中。卡具670包括在侧壁604和608之间延伸的第五侧壁616和第六侧壁618。凹口620在侧壁611和618之间分别至少部分地延伸。凹口620被构造用以接收和机械连接到底板唇缘518上。
图8是保持卡具680的另一个实施例，该保持卡具680被构造用以利于将磁极组件540固定到转子边缘18上。保持卡具680基本上与保持卡具670(如图7所示)相类似，并且在图8中采用的与保持卡具670的部件相同的保持卡具680的部件采用在图7中所使用的相同附图标记。
在示例性实施例中，每个卡具680在形状上基本上是矩形的。在其它可选实施例中，卡具680可以为任意其它的形状，例如但是不限于，正方形形状或者梯形形状。具体地说，每个卡具680的形状适合匹配相应的底板唇缘518、桥接侧壁544和/或磁极帽斜坡部分534和536。在示例性实施例中，卡具680由粘接到分层楔形板条(strip)682上的非磁性材料制造。在一个实施例中，卡具680由玻璃纤维/树脂复合物制造，该玻璃纤维/树脂复合物例如但不限于粘接到分层电工硅钢上的G10和/或G11材料。在另一个实施例中，卡具680由复合材料制造，其包括但不限于电工硅钢和G11材料。在其它可选实施例中，卡具680可以由使得磁极组件640起到在此描述作用的任意其它合适的材料制造。
在示例性实施例中，每个卡具680包括第一侧壁602、第二侧壁604、第三侧壁606和第四侧壁608。第一和第三侧壁602和606分别基本上互相平行，并且第二和第四侧壁604和608分别基本上相互平行。因此，侧壁602和606基本上垂直于侧壁604和608。而且，在示例性实施例中，侧壁602包括从侧壁602中延伸出的斜坡部分610。在示例性实施例中，斜坡部分610包括斜坡装配表面612。而且，侧壁604包括孔614。
在示例性实施例中，卡具680被连接到分层楔形板条682上。具体地说，卡具侧壁604被构造用以机械连接板条682。每个板条682包括第一侧壁684、第二侧壁686、第三侧壁688和第四侧壁690。第一和第三侧壁684和688分别基本上互相平行，并且第二和第四侧壁686和690分别基本上相互平行。因此，侧壁684和688基本上垂直于侧壁686和690。在示例性实施例中，侧壁684从侧壁686到侧壁690形成斜坡。而且，板条682包括在侧壁686和690之间延伸的孔692。
在运行中，卡具斜坡部分610被构造用以机械连接到磁极帽斜坡部分534或者536上，板条侧壁684被构造用以机械连接到底板唇缘518上，从而使磁极组件640机械地邻近于转子边缘18。在示例性实施例中，紧固件694贯穿转子孔696并且进入板条孔692和卡具孔614之中。进入到闭锁紧固件698的紧固件694被设置在侧壁604之内。
图9是包括永磁极组件760的转子12的另一个实施例的侧视图。图10是转子12的第一部分的详图。图11是转子12的第二部分的详图。PM磁极组件760基本上与磁极组件70(如图5所示)相类似，并且在图9-11中与磁极组件70的部件相同的磁极组件760的部件采用在图5中所使用的相同附图标记。在示例性实施例中，磁极组件760包括多个叠片700和在其中延伸的至少一个永磁极40。
在示例性实施例中，叠片700基本上与叠片500(如在图5中所示)相类似，除了在下面所指出的之外。具体地说，叠片700包括底板部分502，磁极帽部分504和在这两者之间延伸的桥接部分506，从而使得腔508限定在其中。在示例性实施例中，底板部分502包括全长端702和截平端704。
在示例性实施例中，唇缘部分706从平行于底板部分502和基本上垂直于桥接部分506的端702中延伸出，并且燕尾榫708垂直于底板部分502进行延伸。每个唇缘部分706邻近另一个磁极组件760并且被构造用以接合卡具800。每个燕尾榫708被构造用以可滑动地连接转子边缘燕尾槽710。
截平端704包括半个燕尾榫720，其垂直于底板部分502延伸并且被构造用以可滑动地连接到转子边缘燕尾槽710上。卡具800包括半个燕尾榫部分802，其被构造用以可滑动地连接到转子边缘燕尾槽710和相邻的半个燕尾榫720上，从而使得磁极组件18可滑动地连接到转子边缘18中。
上述发明提供了用于组装磁极组件以便于降低涡流损耗的有效、可靠的方法。将永磁极设置在层叠底板和层叠磁极帽之间具有一些有利之处。因为层叠底板和磁极帽由可透过性能好、高轴向抵抗能力的材料制造，因此它们便于从磁极的顶部降低涡流损耗并且便于防止分谐波磁通。另外，单元叠片使得磁极组件和转子组件两者的组装较容易。而且，叠片的形状可利于减小齿形力矩和载荷脉动扭矩。
磁极组件和转子组件的示例性实施例在上面已经详细描述。磁极组件不限于在此所描述的具体实施例，而是，每个极性组件的部件可以与在此所描述的其它部件独立地和分离地利用。例如，每个磁极组件还可以与其它转子组件联合使用，但是不限于仅仅与在此所描述的转子边缘一起操作。而且，本发明可以与许多其它转子组件和电机构造一起实施和利用。
虽然已结合多个具体实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员应当意识到在所附技术方案的精神和范围内可对本发明实施修改。
部件列表
永磁转子组件...........................................10
转子...................................................12
磁极组件...............................................14
保持卡具...............................................16
转子铁心...............................................18
底板叠片...............................................20
第一侧壁...............................................22
第二侧壁...............................................24
第三侧壁...............................................26
第四侧壁...............................................28
磁极帽叠片.............................................30
第一侧壁...............................................32
第二侧壁...............................................34
第一斜坡部分...........................................36
第二斜坡部分...........................................38
永磁极.................................................40
永磁块体...............................................42
永磁极组件.............................................50
永磁极组件.............................................70
夹杆...................................................100
夹杆侧壁...............................................102
燕尾槽.................................................110
燕尾槽.................................................112
安装孔.................................................114
底板叠片...............................................200
截平的底板叠片.........................................201
第一侧壁...............................................202
全长的底板叠片.........................................203
第二侧壁...............................................204
第三侧壁.....................................................206
第四侧壁.....................................................208
燕尾榫.......................................................210
通道.........................................................220
焊道.........................................................222
磁极帽叠片...................................................300
第一侧壁.....................................................302
第二侧壁.....................................................304
第三侧壁.....................................................306
第四侧壁.....................................................308
燕尾榫.......................................................310
斜坡部分.....................................................320
腔...........................................................330
叠片.........................................................500
底板部分.....................................................502
磁极帽部分...................................................504
多个桥接部分.................................................506
腔...........................................................508
第一侧壁.....................................................510
第二侧壁.....................................................512
第三侧壁.....................................................514
第四侧壁.....................................................516
唇缘部分.....................................................518
安装表面.....................................................520
孔...........................................................522
第一侧壁.....................................................530
第二侧壁.....................................................532
磁极帽第一斜坡部分...........................................534
磁极帽第二斜坡部分...........................................536
矩形桥接部分.................................................538
第一侧壁.......................................................542
第二侧壁.......................................................544
主体...........................................................546
侧壁...........................................................548
台肩部分.......................................................550
主体...........................................................552
第一侧壁.......................................................602
第二侧壁.......................................................604
第三侧壁.......................................................606
第四侧壁.......................................................608
斜坡部分.......................................................610
侧壁...........................................................611
斜坡装配表面...................................................612
卡具孔.........................................................614
第五侧壁.......................................................616
螺纹插入件.....................................................616
第六侧壁.......................................................618
凹口...........................................................620
磁极组件.......................................................640
卡具...........................................................670
保持卡具.......................................................680
板条...........................................................682
第一侧壁.......................................................684
第二侧壁.......................................................686
第三侧壁.......................................................688
第四侧壁.......................................................690
孔.............................................................692
紧固件.........................................................694
实施例，一紧固件...............................................694
转子孔.........................................................696
闭锁紧固件.....................................................698
叠片...........................................................700
全长端.........................................................702
截断端.........................................................704
唇缘部分.......................................................706
燕尾榫.........................................................708
转子边缘燕尾槽.................................................710
半个燕尾榫.....................................................720
永磁极组件.....................................................760
卡具...........................................................800
半个燕尾榫部分.................................................802

Claims (9)

1.一种适于用在转子中的磁极组件，所述磁极组件包括：
由多个叠置在一起的永磁块体形成的永磁极；
多个磁极帽叠片，每个所述的磁极帽叠片具有至少与所述永磁块体的堆叠的第一尺寸一样长的第一侧壁，所述多个磁极帽叠片叠置和粘接在一起从而形成堆叠长度大致等于所述永磁块体的堆叠的第二尺寸的磁极帽，所述多个磁极帽叠片机械连接到所述永磁极的第一表面上；和
多个底板叠片，每个所述的底板叠片具有至少与所述第一尺寸一样长的第一侧壁，所述多个底板叠片叠置和粘接在一起从而形成堆叠长度大致等于所述第二尺寸的底板，所述多个底板叠片机械连接到所述永磁极的第二表面上；
所述多个底板叠片(200)中的每一个包括具有第一长度(L1)的多个第一底板部分(203)和具有第二长度(L2)的多个第二底板部分(201)，所述第一长度大于所述第二长度。
2.如权利要求1所述的磁极组件，还包括多个被机械连接到所述永磁极、所述多个磁极帽叠片(30)和所述多个底板叠片(20)上的非铁磁性的夹杆(16)。
3.如权利要求1所述的磁极组件，还包括多个叠片(500)，所述多个叠片(500)包括在所述多个磁极帽叠片(504)和所述多个底板叠片(502)之间延伸的桥接部分(506)，从而在所述多个磁极帽叠片中的每一个之间形成一个腔(508)。
4.如权利要求1所述的磁极组件，其中所述多个底板叠片中的每一个包括从其中向外延伸的唇缘(518)。
5.如权利要求1所述的磁极组件，还包括一对叠片(500)，所述一对叠片(500)包括在所述多个磁极帽叠片(504)和所述多个底板叠片(502)之间延伸的桥接部分(506)，从而形成多个单元叠片(500)。
6.如权利要求1所述的磁极组件，其中所述多个磁极帽叠片和所述多个底板叠片由电工硅钢制成并用树脂进行粘接。
7.如权利要求1所述的磁极组件，还包括被装配到转子上的多个卡具，所述多个卡具中的每一个具有粘接到复合材料部分上的钢制层叠部分，从而使得所述钢制层叠部分邻近转子。
8.如权利要求2所述的磁极组件，其中所述多个底板叠片中的至少一个包括被构造用以连接到转子上的燕尾榫部分。
9.一种电机，包括：
定子组件；
可旋转地与所述定子组件相耦合的转子组件，所述定子组件和所述转子组件通过空气隙相互隔开，所述转子组件包括多个如权利要求1-8任一项所述的磁极组件。
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