專利名稱：永磁體模塊和包括該模塊的電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的永磁體模塊。本 發(fā)明的另一個(gè)目的是根據(jù)權(quán)利要求11的前序部分的受永磁體激勵(lì)的 電枳4爭(zhēng)子。
背景技術(shù)：
高效永磁體在電機(jī)轉(zhuǎn)子中，特別地是在同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子中日益 普遍。磁體基于包含稀土金屬諸如釹的化合物。在大功率同步電機(jī) 中這種強(qiáng)大的永磁體的使用已經(jīng)擴(kuò)展到若干新應(yīng)用領(lǐng)域，這些新應(yīng) 用領(lǐng)域往往要求很高而且環(huán)境條件艱苦?；谙⊥两饘俚挠来朋w的 一般特性包括易碎結(jié)構(gòu)和易腐蝕，特別地是在濕度和溫度變化的操 作環(huán)境下。
大功率電機(jī)的冷卻設(shè)置有通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子的冷卻劑通道。冷卻 永磁激勵(lì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的 一 個(gè)方案包括從轉(zhuǎn)子內(nèi)部延伸到達(dá)轉(zhuǎn)子外周
主動(dòng)轉(zhuǎn)子框架沿轉(zhuǎn)子軸方向劃分成若干部分。在大型電機(jī)中，定子 和/或轉(zhuǎn)子芯包括在生產(chǎn)該電機(jī)時(shí)沿軸向彼此相鄰放置的模塊，可能 在芯模塊之間留有小的間隙。在由永磁體激勵(lì)的轉(zhuǎn)子中，磁體只安 裝在對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子片模塊的位置，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)子片模塊的磁通量 有效地參與電機(jī)操作。當(dāng)嵌入轉(zhuǎn)子中的永磁體用于激勵(lì)電機(jī)時(shí)，必 須將永磁體從轉(zhuǎn)子端推送到適當(dāng)位置。同時(shí)，必須保證永/磁體置于 對(duì)應(yīng)于片模塊的位置而不是冷卻通道或其他間隙的位置。
從公告JP2001-16808已知一種方案，其中若干永》茲體^皮包裝在 一個(gè)共同的外殼內(nèi)，該外殼還包括在冷卻通道的位置分隔永磁體的 間隔片。在這種情況下，永磁體將被精確地放置在轉(zhuǎn)子的鐵芯上，
4但是所安裝的永磁體模塊同時(shí)會(huì)阻擋徑向冷卻通道。
在安裝嵌入轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永》茲體時(shí)，還必須保護(hù)永/磁體以防機(jī)械磨損，因?yàn)闉榱税惭b永磁體而形成的開(kāi)口的邊緣并不 一定光滑而且
也沒(méi)有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法可以使之變得光滑。常^L的永磁體涂層諸如薄層樹(shù)脂不提供充分的保護(hù)。涂層上的小劃痕可能導(dǎo)致腐蝕損壞并且進(jìn)一步損壞永磁體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制造一種新的永磁體模塊，特別地適用于其中永磁體嵌入轉(zhuǎn)子芯的電機(jī)轉(zhuǎn)子。為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的永磁體模塊的特征在于權(quán)利要求1的特征部分所規(guī)定的特性。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子的特征在于權(quán)利要求11的特征部分所規(guī)定的特性。而且，本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于從屬權(quán)利要求中定義的特征。
通過(guò)本發(fā)明，與較早的方案相比，可獲得若干顯著益處和改善。在安裝階段處理永磁體將是簡(jiǎn)單安全的，沒(méi)有損害永磁體表面或結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)。要更換永磁體，可將模塊通過(guò)安裝孔拖出。
永磁體在垂直方向上在勵(lì)磁方向受到支撐。由于模塊蓋(cover)上的折起或突起，永磁體不能橫向或縱向移動(dòng)，也就是，不能平行于電機(jī)的軸或沿周向移動(dòng)。
當(dāng)電機(jī)具有徑向冷卻通道時(shí)，根據(jù)本發(fā)明集成于模塊中的支承結(jié)構(gòu)保證永/磁體相對(duì)于冷卻通道正確地對(duì)齊。通過(guò)纟莫塊外殼外表面的適當(dāng)設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)所需要的安裝方式。
根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)優(yōu)選的特性，模塊結(jié)構(gòu)的頂部和底部表面是鐵》茲材料的，激勵(lì)電才幾的》茲通量直接地/人永》茲體傳向空氣間隙并且相應(yīng)地傳向轉(zhuǎn)子的內(nèi)芯。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，該模塊具有半開(kāi)放結(jié)構(gòu)，在該情況下在永磁體邊緣沒(méi)有導(dǎo)磁材料，并且雜散磁通量不能從永磁體的一個(gè)》茲極到相對(duì)f茲才及在永/磁體的端部閉合。這樣，永》茲體產(chǎn)生的激勵(lì)功率盡可能高。
根據(jù) 一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，在模塊蓋的頂部和底部表面制造開(kāi)口 。這將降低模塊中的渦流損耗。


以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式，附圖中
-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊的一部分的透視圖，
-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊的透視圖，
-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子在軸向上的部分橫截面，
-圖4示出了圖3的垂直于軸的A-A剖面，
-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)模塊的一部分的透視圖，
-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第三模塊的一部分的透視圖，以及
-圖7示出了一些替代的模塊蓋和磁體結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的模塊的透視圖，更準(zhǔn)確地，是模塊蓋3的透視圖，三個(gè)永磁體6安裝在蓋上。模塊蓋3由薄的鐵磁片制成。在模塊蓋3上已形成五個(gè)光滑的固定面4。固定面的大小對(duì)應(yīng)于永磁體的頂面6和底面20的大小。固定面4由在才莫塊邊纟彖的側(cè)折起8和IO限定。折起已通過(guò)將蓋3的邊緣垂直于固定面4彎折而產(chǎn)生。相應(yīng)地，蓋3的端部具有限定模塊的最外固定面4的端折起12。在最外固定面的相對(duì)一側(cè)以及在其間每個(gè)固定面4之間已形成類似的間折起13。這樣，在兩個(gè)相鄰的固定面4之間有兩個(gè)間折起13沿模塊縱向限定相鄰的固定面4。因此永》茲體在端面22處由間折起13或端折起12支撐。已在蓋3上連續(xù)的間折起13之間制造開(kāi)口 14。該開(kāi)口優(yōu)選地通過(guò)切割蓋板并且將邊緣垂直于固定面4折起而產(chǎn)生。
模塊的蓋3的結(jié)構(gòu)為永磁體6提供了精確位置，其中永磁體6被橫向和縱向的支撐固定不動(dòng)。在永i茲體之間留有開(kāi)口 14，所述開(kāi)口以下文將要討論的方式位于轉(zhuǎn)子的徑向通道上。如正中間的固定面7上的網(wǎng)格圖形所示，膠水、固定樹(shù)脂或其他這樣的物質(zhì)涂覆于固定面4上。
如圖2所示，通過(guò)將永磁體6粘附到模塊蓋3的固定面4上并且隨后將另一個(gè)蓋3粘附到永磁體6的頂部以形成模塊頂面26,從而組裝模塊2。在粘附前，永磁體有利地已經(jīng)使用環(huán)氧樹(shù)脂漆進(jìn)行了表面處理。已經(jīng)使用環(huán)氧樹(shù)脂漆對(duì)不會(huì)與模塊蓋3接觸的永磁體表面進(jìn)行了保護(hù)以防止環(huán)境濕度和其他雜質(zhì)造成腐蝕。在安裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過(guò)程中，鐵磁蓋從上部和下部保護(hù)永磁體。另外，蓋3的側(cè)折起8和10保護(hù)永磁體的側(cè)面24以防止外部損壞。在永磁體的側(cè)面24處，模塊底部蓋3的側(cè)折起8和模塊頂部蓋26的側(cè)折起28之間保留間隙30,防止永磁體產(chǎn)生的磁通量穿過(guò)鐵磁蓋在第一和第二磁才及之間閉合。在圖1和圖2所示的實(shí)施方式中，側(cè)折起8、 10和28的邊緣為波浪形，使得折起在永-磁體6處比在開(kāi)口 14處稍低。這樣有效地防止永磁體》茲極之間的雜散》茲通量并且才莫塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)在開(kāi)口 14處得到加強(qiáng)，這對(duì)于包括若干磁體的長(zhǎng)模塊而言可能是個(gè)重要特性。側(cè)折起的邊緣也可以是直的，在這種情況下其高度應(yīng)充分地滿足上述兩個(gè)要求。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，永磁體6首先被磷化并且隨后被粘附到模塊的頂部蓋3和底部蓋26。組裝好的模塊隨后作為整體通過(guò)例如浸沒(méi)而刷漆。在本發(fā)明思想范圍內(nèi)也可以用其他永石茲體表面處理方法和物質(zhì)。
端折起12在永磁體模塊2的兩端都留有空的區(qū)域?？盏膮^(qū)域由側(cè)折起8、 10和28的端部32限定，并且其長(zhǎng)度是永磁體之間的開(kāi)口 14的一半。當(dāng)若干模塊沿轉(zhuǎn)子軸方向前后連續(xù)安裝時(shí)，在轉(zhuǎn)子的徑向通道上，兩個(gè)相鄰的模塊之間將保持開(kāi)口 14大小的空的空間。對(duì)于沿轉(zhuǎn)子軸方向的最后一個(gè)模塊，側(cè)折起32的端部限定到轉(zhuǎn)子端板的距離并且作為沿轉(zhuǎn)子軸方向的支撐元件。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子34的部分橫截面，根據(jù)本發(fā)明該轉(zhuǎn)子安裝在八f茲^l同步電才幾中。圖4示出了圖3的A-A剖面。安裝在軸3 6上的轉(zhuǎn)子芯3 8是用導(dǎo)磁片制作的。該轉(zhuǎn)子包括在軸上的五個(gè)連續(xù)芯截面(section)，這些截面由徑向通風(fēng)道40分隔，轉(zhuǎn)子冷卻空氣經(jīng)過(guò)徑向通風(fēng)道40沿徑向以已知的方式向轉(zhuǎn)子的外圍流動(dòng)。轉(zhuǎn)子芯在軸向上具有開(kāi)口 42以使結(jié)構(gòu)變輕并且引導(dǎo)冷卻空氣通過(guò)轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子外周，通過(guò)嵌入芯的兩個(gè)平行的永磁體模塊2形成轉(zhuǎn)子磁極。永磁體模塊已經(jīng)在轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度上被裝配入開(kāi)口 43內(nèi)，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度方向定向?yàn)檗D(zhuǎn)子縱軸。兩個(gè)模塊2均與圖2所示的一致。在周向上兩個(gè)模塊之間存在狹窄的芯帶44并且在兩個(gè)模塊和磁極的邊緣之間存在芯帶46。芯帶44和46支撐轉(zhuǎn)子磁極的外部和永》茲體才莫塊以抵抗離心力。
通過(guò)將永磁體模塊從轉(zhuǎn)子端推入開(kāi)口 43而將其安裝到位。模塊2的端部32靠在轉(zhuǎn)子另一端的轉(zhuǎn)子端板48上，使得永磁體6與轉(zhuǎn)子芯38對(duì)齊，并且才莫塊2中的開(kāi)口 14與徑向通道40對(duì)齊。通過(guò)將第二轉(zhuǎn)子端板(未示出)固定到位而封閉開(kāi)口 43。端板在轉(zhuǎn)子兩端將開(kāi)口 43封閉并且將永/磁體才莫塊沿軸向鎖定在適當(dāng)位置上。也可以在永磁體模塊由其推入到位的 一端使用單獨(dú)的封閉板來(lái)封閉開(kāi)口 43 。在這種情況下，當(dāng)安裝永磁體模塊時(shí)，兩塊轉(zhuǎn)子端板都已經(jīng)就位。將模塊2裝配到開(kāi)口 43內(nèi)總是要求在模塊和開(kāi)口壁之間存在間隙，并且根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可以使用樹(shù)脂將模塊粘附在適當(dāng)位置。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊的另一種結(jié)構(gòu)。永磁體模塊的蓋50由鐵磁片制成。該片的邊緣被彎折以形成模塊的側(cè)邊58。側(cè)邊58在模塊的整個(gè)長(zhǎng)度上是均一的，但是其高度使得在底部蓋50和頂部蓋(未示出)的側(cè)邊之間保持有間隙。蓋有用于永磁體的平表面64,其由永磁體之間的折起或突起54限定以分隔磁體，并且相應(yīng)地在模塊的兩端由折起或突起52限定。永磁體60的外形與圖l和圖2示出的永磁體一致，并且已經(jīng)從其頂面20粘附到模塊蓋的頂部并且在平表面64處從其底面粘附到模塊蓋的底部50。在這種情況下，永磁體之間保持狹窄的間隙，該間隙由突起54的寬度限定。
參照永磁體61示出了一種替代的結(jié)構(gòu)，其形成使得，在頂部和底部表面上切割出小斜面56以對(duì)應(yīng)于突起52和54。這樣相鄰的永磁體在其端面上彼此接觸。在圖中，已經(jīng)也在模塊的底部和頂部蓋上形成縱向突起68 。這些突起向蓋的外側(cè)伸出，即與永不茲體相背。在將模塊裝配進(jìn)轉(zhuǎn)子時(shí)突起形成有利的滑動(dòng)并且定位表面。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊的第三結(jié)構(gòu)。模塊的蓋103由薄的鐵磁板制成。如參照?qǐng)D5所述，在板的側(cè)邊形成均一的側(cè)折起58。在底部蓋和頂部蓋的側(cè)折起之間保持有開(kāi)》文的間隙，并且該間隙防止雜散》茲通量從永/磁體6的一個(gè)》茲極到相對(duì)》茲極閉合。如圖1和圖2的實(shí)施方式，已經(jīng)在永磁體6之間在蓋103中制作了開(kāi)口 114。隔片或間隔片105安裝在蓋103兩側(cè)。間隔片105位于相鄰的永^茲體6之間并且其高度與永》茲體6的高度相同。這樣間隔片105從底部蓋3延伸到模塊的頂部蓋。間隔片105的寬度基本上與開(kāi)口 14的寬度相同。這樣間隔片105沿模塊縱向?qū)⒂来朋w6保持在其位置上。間隔片105的厚度與側(cè)折起58和開(kāi)口 114的邊緣之間的距離一致。蓋的折起107沿模塊橫向支撐間隔片105。間隔片105由非鐵磁材料，例如塑料或橡膠制成，并且在組裝模塊時(shí)被粘附到永磁體6上。在開(kāi)口 114的側(cè)邊緣上制作折起111以沿模塊縱向支撐永磁體6。由于被牢固地附著在永磁體6上時(shí)間隔片105靠在頂部和底部蓋103上，間隔片105使模塊更堅(jiān)固更不易彎曲。
在模塊端部設(shè)置隔片或間隔片109。間隔片109的結(jié)構(gòu)與間隔片105的結(jié)構(gòu)相同。當(dāng)若干模塊順序地安裝到轉(zhuǎn)子的同一個(gè)開(kāi)口 43內(nèi)時(shí)，間隔片109作為緩沖器。
圖7示出了替代的模塊蓋結(jié)構(gòu)，其影響蓋的磁屬性并且特別地將降低模塊內(nèi)的渦流損耗。圖7也示出了各種永磁體的組合。圖7示出了與圖l類似的模塊蓋，與圖1中相同的部分采用相同的參考標(biāo)號(hào)。圖7也示出將相鄰永磁體塊;波此隔開(kāi)的開(kāi)口 14。第一》茲體塊包括兩個(gè)大小相同的永磁體70,其彼此接觸并且被裝配到蓋的第一固定面上。第二》茲體塊包括尺寸不同的三個(gè)永》茲體72、 74和76,其4皮此相鄰地#:粘附到第二固定面上。三個(gè)其他的固定面78、 80和82示出各種模塊蓋結(jié)構(gòu)。在蓋固定面78的整個(gè)表面區(qū)域已經(jīng)制作了孔 84。在固定面80上有橫貫?zāi)K縱向的間隙86。間隙的長(zhǎng)度基本上與
JT d士 X，， HO A :Z二 L丄厶T^" 丄厶 VL ifP _ia r=1iVTI ir'上 o z 丄厶* .丄1_ )- ^
文衣曰。；tg岡&叫丄w'、j 7jv/P然，w'、j tw夂4W l口J 。 '口J W、 oo ti'v見(jiàn)/夂入雙丄巧血 板的厚度相同。在固定面82上已經(jīng)沿模塊縱向制作了間隙88。間隙
的長(zhǎng)度基本上與永磁體的寬度一致。間隙的寬度也基本上與蓋的厚
度相等?？?4和長(zhǎng)間隙86和88降低模塊內(nèi)的渦流損耗。
圖7在模塊的不同部分示出了各種結(jié)構(gòu)方案。必須理解， 一般
地，所示結(jié)構(gòu)方案中的一種用于模塊的所有部分。
可以在永磁體模塊的蓋上增加磁極標(biāo)記，以便易于在電機(jī)中建
立》茲體的方向?？梢酝ㄟ^(guò)將小凸塊壓入才莫塊蓋上相鄰永/磁體之間來(lái)
對(duì)齊永磁體的位置。用這種方法，當(dāng)模塊包括若干彼此幾乎接觸的
永i茲體時(shí)，例如當(dāng)電機(jī)沒(méi)有徑向通道或徑向通道的間距對(duì)應(yīng)于兩個(gè)
或三個(gè)永磁體時(shí)，可以有利地保證永磁體的位置。
以上借助一些實(shí)施方式描述了本發(fā)明。然而，該描述不應(yīng)被認(rèn)
為是對(duì)專利保護(hù)范圍的限制；本發(fā)明的實(shí)施方式在權(quán)利要求書(shū)的范
圍內(nèi)可以變化。
權(quán)利要求
1. 一種永磁體模塊(2)，其包括至少兩個(gè)永磁體(6)，其中第一磁極在第一平表面(20)上并且第二磁極在第二平表面上，以及至少部分地包圍永磁體(6)的蓋(3，26)，其特征在于蓋(3，26)是導(dǎo)磁的，并且包括基本上覆蓋所述永磁體的第一平表面(20)的頂面(26)，以及基本上覆蓋所述永磁體的第二平表面的底面(3)，并且蓋(3，26)在永磁體(6)的側(cè)面(24)基本上開(kāi)放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的模塊，其特征在于永磁體(6)彼此隔有距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的模塊，其特征在于每個(gè)永磁體(60， 61) 基本上接近相鄰的永-磁體(60， 61)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的模塊，其特征在于所述模塊的頂面(26) 和底面(3)是對(duì)稱的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的模塊，其特征在于模塊(2)具有沿所述模 塊的橫向固定永磁體(6)的裝置(8, 28, 58 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的模塊，其特征在于固定所述永磁體的裝置 (8， 28)包括在所述蓋的邊緣處制造的折起。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的模塊，其特征在于所述蓋的頂面(26) 和底面(3)在永磁體(6)之間的區(qū)域中有開(kāi)口 ( 14)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的模塊，其特征在于模塊(2; 50; 103)具 有沿所述模塊的縱向固定永磁體(6)的裝置(12， 13; 52, 54; 105， 111)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的模塊，其特征在于所述模塊蓋的底面(3) 和頂面(26)具有孔(84)或間隙(86, 88 )。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的模塊，其特征在于間隔片(105, 109)設(shè) 置于蓋(3)的側(cè)面上永磁體(6)之間。
11. 一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其由嵌入的永磁體(6)激勵(lì)，所述 轉(zhuǎn)子包括軸(36 )和由裝配到所述軸上的導(dǎo)磁片形成的轉(zhuǎn)子芯(38 ),據(jù)此與所述軸平行的開(kāi)口 (43)設(shè)置于轉(zhuǎn)子芯內(nèi)，永磁體(6)可從 轉(zhuǎn)子一端裝配到所述開(kāi)口內(nèi)，其特征在于所述永磁體裝配在模塊(2) 內(nèi),所述模塊具有覆蓋至少所述水磁體的磁極面(20 )的導(dǎo)磁蓋(3, 26),并且在所述永》茲體的側(cè)面(24)基本上開(kāi)i文。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述轉(zhuǎn)子具有徑向冷 卻通道(40)并且所述;f莫塊在通道(40)處具有開(kāi)口 (14, 114)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的轉(zhuǎn)子，其特征在于模塊(2)具有 沿所述轉(zhuǎn)子的軸向支撐永磁體(6)的裝置(12, 13; 111， 105)以 及沿所述轉(zhuǎn)子的周向支撐永磁體(6)的裝置(8, 26; 58)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)子，其特征在于間隔片(105, 109 ) 設(shè)置于蓋(3)的側(cè)面上永磁體(6)之間。
全文摘要
本發(fā)明的目的是永磁體模塊(2)，其包括至少兩個(gè)永磁體(6)，其中第一磁極在第一平表面(20)上并且第二磁極在第二平表面上，以及至少部分地包圍永磁體(6)的蓋(3)。根據(jù)本發(fā)明，模塊的蓋(3)是導(dǎo)磁的，并且包括基本上覆蓋永磁體的第一平表面(20)的頂面，以及基本上覆蓋永磁體的第二平表面的底面(3)。蓋(3)在永磁體(6)的側(cè)面(24)至少部分地開(kāi)放。本發(fā)明的另一個(gè)目的是用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有裝配到相應(yīng)模塊內(nèi)的永磁體。
文檔編號(hào)H02K1/27GK101459356SQ200810177298
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者P·康尼南, P·瑪基-奧恩托, T·布若爾克斯特朗德 申請(qǐng)人:Abb有限公司