專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)和永久磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含永久磁鐵的電機(jī)(electrical machine)以及涉及所使用的永久磁鐵。本發(fā)明尤其是涉及一種同步機(jī)。
背景技術(shù)：
諸如發(fā)電機(jī)的電機(jī)包含很多永久磁鐵，這些永久磁鐵與至少一個(gè)線(xiàn)圈相互作用以產(chǎn)生電力。對(duì)于所使用的磁鐵需要找到一種折衷。需要最小化或甚至避免以下問(wèn)題的至少
一些
首先，這些磁鐵的磁力(磁場(chǎng)強(qiáng)度)由于它們的個(gè)體特性和容差會(huì)改變。如果該電機(jī)處于“無(wú)負(fù)載”、“空閑”或“滿(mǎn)負(fù)載”狀態(tài)中，則會(huì)出現(xiàn)周期的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。其次，所使用的永久磁鐵的數(shù)量和/或尺寸由于不斷增加的成本而需要被最小化。如果該電機(jī)處于“無(wú)負(fù)載”狀態(tài)，則上述轉(zhuǎn)矩被稱(chēng)為“齒槽轉(zhuǎn)矩”(cogging torque)，而如果該電機(jī)是“負(fù)載”狀態(tài)，則上述轉(zhuǎn)矩被稱(chēng)為“波紋轉(zhuǎn)矩”(ripple torque)0轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可能導(dǎo)致振動(dòng)，這會(huì)在該電機(jī)內(nèi)傳播，也會(huì)在該電機(jī)所使用的支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)傳播。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可能對(duì)機(jī)械部件和電部件有害。此外，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可能產(chǎn)生具有低頻率的噪聲。這些頻率是可聽(tīng)見(jiàn)的，因此干擾環(huán)境、人類(lèi)和野生動(dòng)物。尤其是如果巨大的直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)在風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)，則需要減小或甚至避免所述干擾。公知有若干種技術(shù)來(lái)減小“齒槽轉(zhuǎn)矩”或“波紋轉(zhuǎn)矩”。例如永久磁鐵被特別地成形，或者在電機(jī)內(nèi)使用所謂的“啞槽”(dummy slot)。磁鐵成形對(duì)于給定的電流和需要的轉(zhuǎn)矩來(lái)說(shuō)是有利的。磁鐵成形可以針對(duì)所需要的磁鐵材料數(shù)量的最小化來(lái)進(jìn)行。還可以通過(guò)優(yōu)化的磁鐵成形來(lái)減小齒槽轉(zhuǎn)矩和/或波紋轉(zhuǎn)矩。在現(xiàn)有技術(shù)中公知有大量的優(yōu)化的磁鐵形狀。重要且普遍應(yīng)用的一種磁鐵形狀展示了被切掉的上磁鐵角。這被稱(chēng)為倒角 (chamfering).所使用的倒角可以是45°，但替換的倒角也是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。然而，這種倒角并沒(méi)有將齒槽轉(zhuǎn)矩和波紋轉(zhuǎn)矩減小到令人滿(mǎn)意的水平。文獻(xiàn)EP 1 076 921 Al描述了一種具有橫截面幾何形狀的磁鐵塊。該幾何形狀對(duì)應(yīng)于正弦曲線(xiàn)的半周期弧。制造這種幾何形狀是非常困難和昂貴的。即使這種近似也沒(méi)有將齒槽轉(zhuǎn)矩和波紋轉(zhuǎn)矩減小到令人滿(mǎn)意的水平。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的永久磁鐵來(lái)著手解決上述問(wèn)題，并且提供一種包含該類(lèi)型的改進(jìn)的永久磁鐵的電機(jī)。
該目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征以及通過(guò)權(quán)利要求9的特征來(lái)達(dá)到。優(yōu)選的配置是從屬權(quán)利要求的目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明，所述電機(jī)包含永久磁鐵和線(xiàn)圈。該磁鐵和該線(xiàn)圈通過(guò)氣隙與永久磁鐵相互作用，該氣隙位于永久磁鐵和線(xiàn)圈之間。所述永久磁鐵和線(xiàn)圈按照以下方式來(lái)設(shè)置，即當(dāng)該永久磁鐵或線(xiàn)圈在它們的位置上相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，在該線(xiàn)圈中產(chǎn)生電力。所述永久磁鐵包含與所述線(xiàn)圈和所述氣隙按照以下方式對(duì)齊的表面，即該永久磁鐵的磁力按照磁通量密度分布通過(guò)所述表面和氣隙與所述線(xiàn)圈相互作用。該表面的橫截面形狀至少部分地近似于正弦函數(shù)。優(yōu)選地，以下函數(shù)用作正弦函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)，_其中該電機(jī)包含永久磁鐵和線(xiàn)圈，_其中該線(xiàn)圈按照以下方式設(shè)置，即該線(xiàn)圈通過(guò)位于永久磁鐵和線(xiàn)圈之間的氣隙與永久磁鐵相互作用，_其中所述永久磁鐵和線(xiàn)圈按照以下方式來(lái)設(shè)置，即當(dāng)該永久磁鐵或線(xiàn)圈在它們的位置上相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，在該線(xiàn)圈中產(chǎn)生電力，_其中所述永久磁鐵包含與所述線(xiàn)圈和所述氣隙按照以下方式對(duì)齊的表面，即該永久磁鐵的磁力按照磁通量密度分布通過(guò)所述表面和所述氣隙與所述線(xiàn)圈相互作用，以及-其中該表面的橫截面被按照以下方式成形，即該橫截面至少部分地近似于正弦函數(shù)， 由此在所述氣隙中獲得基本上正弦的磁通量密度分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述表面的橫截面被成形為近似于以下函數(shù) fm+sm (theta Π ι Hit",
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)，其中所述永久磁鐵展示出矩形區(qū)域，該矩形區(qū)域位于所成形的表面的對(duì)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中該電機(jī)是同步機(jī)或徑向通量機(jī)或線(xiàn)性通量機(jī)或軸向通量機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中該電機(jī)是風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所成形的表面的橫截面是通過(guò)很多點(diǎn)定義的直線(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中所述點(diǎn)的至少兩個(gè)通過(guò)線(xiàn)性段互連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述永久磁鐵的成形的表面包含與所述氣隙相鄰的平頂。
9.一種用在根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的電機(jī)內(nèi)的永久磁鐵，_其中該永久磁鐵包含按照以下方式設(shè)計(jì)的表面，即該永久磁鐵的磁力按照磁通量密度分布通過(guò)所述表面和氣隙與線(xiàn)圈相互作用，以及-其中該表面的橫截面被按照以下方式成形，即該橫截面至少部分地近似于正弦函數(shù)， 由此在所述氣隙中獲得基本上正弦的磁通量密度分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永久磁鐵，其中所述表面的橫截面被成形為近似于以下函
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含永久磁鐵的電機(jī)以及涉及所使用的永久磁鐵。本發(fā)明尤其是涉及一種同步機(jī)。該磁鐵和線(xiàn)圈通過(guò)氣隙與永久磁鐵相互作用，該氣隙位于永久磁鐵和線(xiàn)圈之間。所述永久磁鐵和線(xiàn)圈按照以下方式來(lái)設(shè)置，即當(dāng)該永久磁鐵或線(xiàn)圈在它們的位置上相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，在該線(xiàn)圈中產(chǎn)生電力。所述永久磁鐵包含與線(xiàn)圈和氣隙按照以下方式對(duì)齊的表面，即該永久磁鐵的磁力按照磁通量密度分布通過(guò)該表面和氣隙與所述線(xiàn)圈相互作用。該表面的橫截面形狀至少部分地近似于正弦函數(shù)。
文檔編號(hào)H02K21/00GK102223039SQ20111009225
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者托馬斯 A. 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司