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帶有永磁體的轉(zhuǎn)子的制作方法

文檔序號(hào):7456470閱讀:378來源:國知局
專利名稱:帶有永磁體的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的目的在于提出一種帶有永磁體的旋轉(zhuǎn)機(jī)械,且更特別地,在于提出尤其是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的新型裝配。
背景技術(shù)
在文獻(xiàn)EP 0680131、US 4506181、US 4469970、EP 1152515、WO 85/02725、DE1166347和GB 463813中已知帶有永磁體的機(jī)械,所述機(jī)械包括磁化部分,該磁化部分的連續(xù)極靴被保持在轉(zhuǎn)子上,且彼此之間無連接。永磁體21可以根據(jù)多種構(gòu)造方式被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子5上,已經(jīng)在圖3至圖7中示出所述構(gòu)造的示例。
在圖3的示例中,磁體21被固定在轉(zhuǎn)子5的外部且限定出凸出磁極。在圖4的示例中,轉(zhuǎn)子5具有集中的通量,各磁體21被沿徑向設(shè)置在兩極靴22之間。在圖5和圖6的示例中,磁化部分20圍繞在轉(zhuǎn)子的疊片6的外部,該磁化部分20連續(xù)地延伸圍繞轉(zhuǎn)子5,如圖5所示,而在圖6的示例中呈非連續(xù)狀延伸。在圖7的示例中,磁體21被隱藏起來。圖3至圖7所示的機(jī)械的消磁(Defluxage),或在較大速度范圍內(nèi)以不變的功率運(yùn)行,實(shí)施起來相對(duì)復(fù)雜。圖4所示的轉(zhuǎn)子能允許方便地消磁,但在電動(dòng)機(jī)具有較小的直徑和較大的長度的情況下,其以非常大的速度旋轉(zhuǎn),例如大于12000tr. mirT1,電動(dòng)機(jī)的軸不能保證轉(zhuǎn)子的機(jī)械
穩(wěn)定性。圖7的轉(zhuǎn)子也能允許消磁,但當(dāng)消磁比率大于3時(shí),其性能將下降。圖3、圖5和圖6中所示的轉(zhuǎn)子的其它構(gòu)造不允許方便地消磁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)帶有永磁體的機(jī)械,且根據(jù)其特征之一,得益于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子,其可以包括-沿旋轉(zhuǎn)軸線延伸的軸,-圍繞軸設(shè)置且包括一個(gè)或多個(gè)永磁體的磁化部分,-一組疊片,所述一組疊片沿旋轉(zhuǎn)軸線堆疊且限定出與磁化部分的磁極相對(duì)設(shè)置的極靴,兩個(gè)連續(xù)的極靴被保持在轉(zhuǎn)子上,在磁化部分的徑向內(nèi)側(cè),彼此之間沒有連接。一組疊片的極靴可以限定出凸出磁極,兩相鄰的凸出部分限定出磁極間的空間。通過這種機(jī)械,可以在極大的速度下進(jìn)行消磁,機(jī)械可容納直徑相對(duì)大的軸,并設(shè)有凸出部和永磁體。通過其凸出部,機(jī)械可結(jié)合帶有線繞式轉(zhuǎn)子的同步機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)和永磁體的優(yōu)點(diǎn),永磁體可帶來極大的單位質(zhì)量的功率。
磁化部分可以為環(huán)形,例如以連續(xù)的方式圍繞轉(zhuǎn)子的軸線延伸。磁化部分可包括帶有多個(gè)磁極的單磁體。有利地,磁化部分可通過對(duì)可磁化材料的空心筒進(jìn)行磁化而獲得。在變型中,磁化部分可以包括多個(gè)不同的磁體,所述磁體例如圍繞轉(zhuǎn)子的軸線延伸。兩個(gè)相鄰的磁體可以彼此間隔一定距離,從而使環(huán)形部分以非連續(xù)的方式圍繞轉(zhuǎn)子的軸延伸。磁化部分可以與軸接觸,或在軸的附近,例如 呈與軸同心的空心筒的形狀。一層粘合劑可保證將磁化部分保持在軸上。優(yōu)選地,軸具有磁性,這能允許提高機(jī)器的性能。極靴,尤其是凸出的極靴,可以通過由疊片構(gòu)成的連接橋彼此相連。疊片可通過徑向內(nèi)邊抵靠于磁化部分上。一組疊片可以在徑向方向完全位于磁化部分的外部。凸出部分可以包括側(cè)邊,所述側(cè)邊包括從機(jī)械的鐵間空隙開始向內(nèi)部延伸的第一直線部以及尤其界定出磁極間的空間的底部的第二圓化部。極靴的寬度可在鐵間空隙的方向減小。各極靴的徑向外邊可以與旋轉(zhuǎn)軸線同心。根據(jù)第一實(shí)施方式,極靴,尤其是凸出的極靴,包括至少一開口,尤其是多個(gè)開口,用來容納一個(gè)或多個(gè)疊片的保持桿,極靴被所述保持桿橫穿。保持桿例如為直線形。一組疊片可以由設(shè)在轉(zhuǎn)子軸向端部的兩側(cè)面保持,保持桿被連接在所述側(cè)面上。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式,轉(zhuǎn)子包括各自被容納在磁極間的空間中的多個(gè)墊片,所述墊片各自包括用來容納疊片的保持桿的至少一個(gè)開口,所述保持桿因此被設(shè)置在磁極間的空間中。墊片例如具有磁性。保持桿可以具有磁性。凸出部分可沿旋轉(zhuǎn)軸線依照螺旋形軌跡移動(dòng),從而減少電偶震蕩。保持桿可為直線形,而凸出部分可沿所述的螺旋形軌跡移動(dòng)。一組疊片可以在沿徑向方向上完全位于磁化部分的外部。根據(jù)獨(dú)立的或與之前方面結(jié)合的另一特征,本發(fā)明的目的還在于提出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子的組裝方法,其包括-軸,-一組疊片,其沿機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線堆疊并界定出極靴,以及-磁化部分,根據(jù)該方法,在將已經(jīng)磁化或在磁化之前的磁化部分在軸上就位之后,將一組疊片設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。磁化部分尤其可在一組疊片圍繞其就位后被磁化。所述機(jī)械可以是帶有內(nèi)部轉(zhuǎn)子和徑向感應(yīng)的電動(dòng)機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的包括轉(zhuǎn)子的同步機(jī)械例如具有介于0. 5kW和50kW之間的額定功率。機(jī)械可包括四、六、八、十、十二個(gè)磁極或更多。根據(jù)其另一方面,本發(fā)明的目的還在于提出一種機(jī)械的控制方法,該機(jī)械包括如上文定義的轉(zhuǎn)子以及定子,機(jī)械的定子由電流(Is)供電,所述電流具有在機(jī)械的直軸線上的分量(Id)以及在機(jī)械的交軸上的分量(Iq),其中
a)將不變電流Id保持在電流Is值的0和40%的值之間,更好的是0和約30%之間,而不變電流Iq的值保持在電流Is值的80%和100%之間,更好的介于約90%和100%之間,此時(shí)機(jī)械的速度小于基準(zhǔn)速度,隨后b)根據(jù)機(jī)械速度改變電流Id和Iq,此時(shí)機(jī)械速度大于基準(zhǔn)速度,電流Id的值提高,并保持大于電流Is的值的95%,更好的100%,而電流Iq的值減少,并保持為不等于零,例如大于電流Is值的5%或10%。在步驟a)和b)中,電流Is的值可基本保持不變,變動(dòng)例如保持在±5%,且不取決于速度。在變型中,當(dāng)處在步驟b)時(shí),電流Is的值可以首先降低,隨后提高,并優(yōu)選地在步驟b)中,保持小于步驟a)中電流Is值的100%?;鶞?zhǔn)速度例如介于2000和5000tr. mirT1,例如約為3000tr. mirT1。所述控制規(guī)則 可允許以高達(dá)大于基準(zhǔn)速度三倍的速度一例如高達(dá)大于基準(zhǔn)速度的五倍的速度一而消磁。例如可以高達(dá)約16000tr. mirT1的速度進(jìn)行消磁。


在閱讀參考附圖,并以非局限性實(shí)施方式給出的以下說明后,本發(fā)明可以得到更好的理解,附圖中圖I以局部和示意性方式示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的機(jī)械的軸向剖面圖。圖2以類似于圖I的方式示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的機(jī)械。圖3至圖7,上文已經(jīng)進(jìn)行了描述,示出帶有永磁體的轉(zhuǎn)子的已知實(shí)施方式,且圖8示出機(jī)械的電流和電偶根據(jù)其速度的變化。
具體實(shí)施例方式在圖I上已經(jīng)示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的同步電動(dòng)機(jī)I。同步電動(dòng)機(jī)例如為三相。在上述描述的示例中,機(jī)械具有六個(gè)磁極,但本發(fā)明并非局限于磁極的特定數(shù)量。電動(dòng)機(jī)I的額定功率例如介于0. 5kff和50kW之間。電動(dòng)機(jī)I包括轉(zhuǎn)子5和定子2。在所示的示例中,定子2包括限定齒部4的磁性線圈架3,導(dǎo)電體以本身已知的方式卷繞在該磁性線圈架上。定子2可包括如圖所示的分散線圈或在變型中是集中線圈。轉(zhuǎn)子5包括沿垂直于圖I的平面的機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線X堆疊的一組疊片6。所述疊片6包括多個(gè)極靴7,在例如描述的示例中為凸出的極靴,其包括與定子相對(duì)的的徑向外邊8。各凸出部7在側(cè)向由兩邊10界定。在所示的示例中,各個(gè)邊10包括從機(jī)械的鐵間空隙開始延伸的第一直線部11。當(dāng)遠(yuǎn)離鐵間空隙E時(shí),第一直線部11可發(fā)散,從而使凸出部分7的寬度在靠近鐵間空隙E時(shí)減小。如圖I所示,各邊10可包括第二圓化部12,該圓化部限定出設(shè)置在兩個(gè)相鄰的凸出部分7之間的磁極間的空間I的底部。
如圖I所示,各凸出部分7可包括至少一個(gè)開口 15,尤其是多個(gè)例如圓形的開口,從而允許軸向桿40通過,該軸向桿有助于將一組疊片6保持在機(jī)械上。在所示的示例中,各凸出部分7包括四個(gè)開口 15,但本發(fā)明并非局限于特定數(shù)量的開口 15。保持桿可被連接在未示出的固定側(cè)面上,所述側(cè)面被設(shè)置在一組疊片6的軸向端上。桿40例如以磁性材料制成。凸出部分7可通過連接橋35彼此相連。因此,各疊片呈連續(xù)的環(huán)形。各疊片可以通過鍛壓機(jī)或激光器而被切割。 如圖所示,各疊片6可以由連續(xù)的內(nèi)邊18設(shè)置抵靠于磁化部分20上,所述磁化部分例如圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線X連續(xù)延伸。在未示出的變型中,磁化部分20以非連續(xù)的方式圍繞軸線X延伸。磁化部分20可由以磁性材料制成的空心圓筒構(gòu)成,其被磁化從而限定出多個(gè)在圓周方向上交替的磁極21。各凸出部分7與磁化部分20的磁極21相對(duì)。磁極21的角度范圍可基本對(duì)應(yīng)于存在于兩個(gè)連續(xù)的連接橋35中間的角偏差。優(yōu)選地,軸30為磁性材料,例如磁性鋼。磁化部分20例如被粘合在軸上。疊片6例如被粘合在磁化部分20上。優(yōu)選地,在將疊片6組裝于磁化部分20和軸30上之后,磁化部分20被磁化。因此,磁極21可以與極靴相對(duì)地形成?,F(xiàn)在將參考圖2,描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)I。如該圖所示的轉(zhuǎn)子5與參考圖I所描述的轉(zhuǎn)子的不同之處特別在于,其凸出部分7的邊10的形狀以及不存在用于通過保持桿的開口 15。如圖2可見,各個(gè)邊10包括基本等于參考圖I描述的第一直線部11。在圖2的示例中,第二部分12由凹角16實(shí)現(xiàn),從而確定出磁極間的空間I的狹窄處,該狹窄處用來保持例如以熱塑材料制成的墊片25。如圖2所示,各墊片25可包括允許保持桿40通過的開口 26,保持桿40可以在其端部上被固定于端側(cè)。如圖8所示,機(jī)械I可以以不變功率在較大速度范圍內(nèi)運(yùn)行,例如直到約16000tr.mirT1。機(jī)械的定子2由電流Is供電,該電流Is包括沿機(jī)械的直軸的分量Id,以及在機(jī)械的交軸上的分量Iq。在步驟a)時(shí)一所述步驟a)對(duì)應(yīng)從低速度直到基準(zhǔn)速度,從基準(zhǔn)速度開始,電偶開始逐漸減少,電偶值保持不變,且電流值Is、Id和Iq也保持不變。電流Id例如被保持不變,介于電流Is值的0%和約30%之間,而電流Iq也同時(shí)保持不變,介于電流Is值的約90%和100%之間,直到機(jī)械I的速度達(dá)到預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)速度,例如在所示的示例中約等于3000tr.mirT1。在步驟b)時(shí),根據(jù)機(jī)械的速度同時(shí)改變電流Id和Iq的值,電流Id的值被提高,且保持小于電流Is值的100%,而電流Iq的值被降低,并同時(shí)保持為不等于零,例如大于電流Is值的5%或10%。在圖8的實(shí)施方式中,在步驟a)時(shí),電流Is的值保持不變,而在步驟b)時(shí),電流Is的值首先降低,隨后稍微提高,并同時(shí)在步驟b)時(shí)保持小于步驟a)中的電流Is值的100%,例如保持在步驟a)中的電流Is值的75%和90%之間。從基準(zhǔn)速度到介于基準(zhǔn)速度的2倍和4倍的速度,電流Is可例如逐漸降低。在未示出的變型中,電流Is的值在步驟a)中保持不變,而在步驟b)中,則不取決于機(jī)械的速度。本發(fā)明不局限于上文描述的實(shí)施方式。例如可以設(shè)想在圖2不例的轉(zhuǎn)子的凸出部分內(nèi)設(shè)置例如圖I所描述的開口 15,用來容納附加的保持桿。
本發(fā)明還可以被應(yīng)用在交流發(fā)機(jī)械上。本發(fā)明也可以被應(yīng)用在帶有內(nèi)外雙定子的電動(dòng)機(jī)上。“包括”的說法應(yīng)該被理解成“包括至少一個(gè)”,除特殊說明不同的情況之外都是這樣。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子(5),包括 a)沿旋轉(zhuǎn)軸線(X)延伸的軸(30), b)圍繞軸(30)設(shè)置且包括一個(gè)或多個(gè)永磁體的環(huán)形磁化部分(20), c)一組疊片¢),所述一組疊片(6)沿所述旋轉(zhuǎn)軸線(X)堆疊,且限定出面對(duì)與磁化部分(20)的磁極(21)設(shè)置的極靴(7),兩個(gè)連續(xù)的極靴被保持在所述轉(zhuǎn)子上,在所述磁化部分(20)的徑向內(nèi)側(cè)上在所述極靴與所述轉(zhuǎn)子之間沒有連接,所述極靴(7)限定凸出的磁極。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子(5),所述磁化部分(20)完全圍繞所述轉(zhuǎn)子的所述軸線(X)連續(xù)地延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I至2中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子,所述磁化部分(20)包括具有多個(gè)磁極的 單磁體。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子(5),所述磁化部分(20)與所述軸(30)接觸,或靠近所述軸(30 ),尤其是被結(jié)合在所述軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子,所述軸(30)是磁性的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子(5),所述極靴(7)通過由疊片構(gòu)成的連接橋(35)連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子,所述極靴(7)被保持桿(40)橫穿。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子,所述保持桿(40)設(shè)置在所述磁極間的空間(I)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子,包括接合在所述磁極間的空間(I)中且被保持桿(40)橫穿的墊片(25)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子,所述一組疊片(6)完全位于所述磁化部分(20)的徑向外部。
11.一種用于制造根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子(5)的方法,其特征在于,在設(shè)置已經(jīng)被磁化的或在磁化之前的所述磁化部分(20)之后,將一組疊片(6)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于,在將一組疊片(6)設(shè)置在轉(zhuǎn)子上之后,對(duì)所述磁化部分(20)進(jìn)行磁化。
13.一種用于控制包括定子(2)以及根據(jù)上述權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)的轉(zhuǎn)子(5)的機(jī)械(I)的控制方法,所述機(jī)械(I)的所述定子(2)由電流(I s)供電,所述電流具有在所述機(jī)械的直軸上的分量(Id)和在所述機(jī)械的正交軸上的分量(Iq),所述方法的特征在于 a)當(dāng)所述機(jī)械的速度小于基準(zhǔn)速度時(shí),將電流Id保持在電流Is的值的0和約30%的值之間不變,而電流Iq的值保持在電流Is的值的大約90%和100%之間不變,然后 b)根據(jù)所述機(jī)械的速度改變所述電流Id和Iq的值,此時(shí)所述機(jī)械的速度大于所述基準(zhǔn)速度,所述電流Id的值提高,同時(shí)保持低于電流Is的值的100%,而電流Iq的值減少,并保持為不等于零。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其特征在于,在步驟a)和b)中,電流Is的值保持不變。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其特征在于,在步驟a)中電流Is的值保持不變,在步驟b)中,電流Is的值先減小,隨后提高,此時(shí)速 度從基準(zhǔn)速度向最大速度增加。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械(1)的轉(zhuǎn)子(5),包括a)沿旋轉(zhuǎn)軸線(X)延伸的軸(30),b)圍繞軸(30)設(shè)置且包括一個(gè)或多個(gè)永磁體的磁化部分(20),c)一組疊片(6),所述一組疊片(6)沿旋轉(zhuǎn)軸線(X)堆疊,且限定出與磁化部分(20)相對(duì)的磁極(21)設(shè)置的極靴(7),兩連續(xù)的極靴被保持在轉(zhuǎn)子上,在磁化部分(20)的徑向內(nèi)側(cè),彼此之間沒有連接。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102742127SQ201180007689
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者阿利·馬基 申請(qǐng)人:利萊森瑪電機(jī)公司
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