專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子。特別是，轉(zhuǎn)子具有最大磁通密度和徑向設(shè)置的永磁體。本發(fā)明特別是應(yīng)用于構(gòu)造同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
在同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子具有多個(gè)永磁體，其磁場(chǎng)與定子電路的繞組相互作用。定子和轉(zhuǎn)子之間的磁相互作用產(chǎn)生了機(jī)械力。
安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁體的數(shù)量確定了轉(zhuǎn)子自身的磁極數(shù)量。
已知用于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的各種實(shí)施例。在這些實(shí)施例之中，考慮用于同步電機(jī)的兩個(gè)特定種類的轉(zhuǎn)子。第一類被稱為“表面磁體”，而第二類被稱為“徑向磁體”。
這兩類之間的主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)子內(nèi)部磁體的布置。
對(duì)于基本圓筒形的轉(zhuǎn)子來說，在“表面磁體”型轉(zhuǎn)子中，磁體沿轉(zhuǎn)子自身的圓柱面布置。于是，該類轉(zhuǎn)子的極延確切地說是沿轉(zhuǎn)子的側(cè)表面布置。
相反，“徑向磁體”類的轉(zhuǎn)子具有沿徑向方向布置的磁體。換句話說，單個(gè)磁體的主延伸方向從轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線徑向地指向。
第一構(gòu)造方案(“表面磁體”)一般是利用由包括稀土元素(例如，NdFeB)的合金制成的永磁體來實(shí)現(xiàn)的，具有很高的磁感應(yīng)強(qiáng)度(例如，1. 2T)。
實(shí)際上，在使用高性能磁體(例如，確切地說，具有稀土元素的磁體)的情況下，“表面磁體”類型能夠獲得更大的電機(jī)緊湊性，同時(shí)獲得高轉(zhuǎn)矩密度。由布置在表面上的稀土磁體制成的轉(zhuǎn)子是優(yōu)選用于獲得具有高轉(zhuǎn)矩密度并具有高尺寸緊湊性的電機(jī)的類型。
然而，稀土元素的成本最近顯著地增加了。這意味著生產(chǎn)成本大幅度增加(多達(dá) 1/4)，對(duì)于最終的同步電機(jī)來說也是一樣的。
因此，為了獲得緊湊的、高性能的(B卩，具有高轉(zhuǎn)矩密度)并且在經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)方面都同時(shí)可承受的同步電機(jī)，考慮到實(shí)現(xiàn)這樣一種同步電機(jī)，其具有“徑向磁體”型轉(zhuǎn)子，磁體是用性能比稀土元素低的材料制成的(例如，鐵氧體磁體)。
對(duì)比這兩種磁體，最值得注意的是，稀土磁體具有大約1. 2T的磁感應(yīng)強(qiáng)度，而鐵氧體磁體具有大約O. 4T的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
本發(fā)明面臨的挑戰(zhàn)在于實(shí)現(xiàn)一種“徑向鐵氧體磁體”型同步電機(jī)，它在緊湊性和高性能方面類似于等同的“表面磁體”型電機(jī)，但在生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性方面是有利的。
正如所注意到的，稀土磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度值是鐵氧體磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度值的“三倍”。如果希望保持緊湊的電機(jī)尺寸，則對(duì)提高轉(zhuǎn)子性能有影響的另一個(gè)參數(shù)是可用于磁通線展開的表面。因此，“徑向磁體”型轉(zhuǎn)子的可用表面(Smr)必須至少為“表面磁體”型轉(zhuǎn)子的可用表面(Sms)的三倍Smr=3 · Sms
因此，“表面磁體”型轉(zhuǎn)子的可用表面是Sms=2· π · R · L，其中，R為轉(zhuǎn)子的半徑， 并且L為轉(zhuǎn)子的圓柱面的長(zhǎng)度。
相反，“徑向磁體”型轉(zhuǎn)子的可用表面遵循公式
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)(I)的永磁體轉(zhuǎn)子(3)，包括 具有旋轉(zhuǎn)軸線(A)的轉(zhuǎn)子本體(10)； 多個(gè)磁體(4)，每個(gè)磁體沿著所述轉(zhuǎn)子本體(10)的大致徑向設(shè)置，所述磁體(4)在沿基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)的平面的截面中具有位于所述轉(zhuǎn)子本體(10)的外表面(30)附近的頭部(5)和朝向所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)的基部(6)； 其特征在于，每個(gè)磁體(4)的基部(6)的寬度小于所述頭部(5)的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，所述磁體(4)在數(shù)量上等于或大于二十。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，每個(gè)磁體(4)的基部(6)在接近所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)的方向具有漸縮結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，每個(gè)磁體(4)具有多個(gè)子磁體(40)，子磁體沿徑向相互疊置，并且子磁體的橫截面在接近所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)的方向連續(xù)地遞減，以便所述磁體(4)在其基部(6)處具有至少階梯式遞減的寬度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，所述轉(zhuǎn)子本體(10)具有多個(gè)徑向延伸部(11)和多個(gè)容納所述磁體(4)的容納座(12)，所述徑向延伸部(11)夾置在容納座之間，其中，相鄰的徑向延伸部(11)各自具有相互間隔的外周部分(14)，以便限定出適合阻止磁通直接在所述外周部分(14)之間穿過的各個(gè)分隔開口(13)，所述分隔開口(13)優(yōu)選沿著所述轉(zhuǎn)子本體(10)的整個(gè)軸向長(zhǎng)度延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，每個(gè)徑向延伸部(11)的外周部分(14)具有朝向相鄰徑向延伸部(11)的橫向鉤掛部分(15)，以便將相鄰的磁體(4)保持在各個(gè)容納座(12)的內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，每個(gè)徑向延伸部(11)具有處于兩個(gè)相鄰磁體(4)的基部(6)之間的飽和部分(16)，以使存在于所述徑向延伸部(11)內(nèi)的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)飽和，所述飽和部分(16)優(yōu)選具有小截面的區(qū)域，該區(qū)域的厚度小于
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，所述轉(zhuǎn)子本體(10)由多個(gè)沿所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)相互壓緊到一起的小板(20)限定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子(3)，其中，至少一個(gè)徑向延伸部(11)具有孔(19)，該孔優(yōu)選在所述外周部分(14)處，以用于容納堆垛所述小板(20)的連桿。
10.一種同步電機(jī)(I),包括 定子(2)； 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子(3)。
11.一種用于形成具有永磁體的轉(zhuǎn)子(3)的方法，包括以下步驟 預(yù)先設(shè)置多個(gè)小板(20)，各個(gè)小板被成型，以便具有多個(gè)徑向延伸部(11)和多個(gè)容納座(12)，所述徑向延伸部(11)夾置在容納座之間； 沿著所述轉(zhuǎn)子(3)的旋轉(zhuǎn)軸線(A)將所述小板(20)壓緊到一起，以獲得轉(zhuǎn)子本體(10); 在每個(gè)所述容納座(12)中插入永磁體(4)，按徑向方向設(shè)置所述永磁體(4)，以便所述磁體(4)具有位于所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)附近的基部(6)和位于所述轉(zhuǎn)子本體(10)的外表面(30)附近的頭部(5); 其特征在于，每個(gè)磁體(4)的基部(6)的寬度小于所述頭部(5)的寬度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，堆垛小板(20)的所述步驟是通過將各單個(gè)小板預(yù)先堆垛成組并且然后把兩個(gè)或更多個(gè)所述組相互壓緊來進(jìn)行的，以便獲得所述轉(zhuǎn)子本體(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)(1)的永磁體轉(zhuǎn)子(3)，包括具有旋轉(zhuǎn)軸線(A)的一轉(zhuǎn)子本體(10)和多個(gè)徑向磁體(4)，其中，所述磁體(4)具有位于轉(zhuǎn)子本體(10)的外表面(30)附近的頭部(5)和朝向所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)的基部(6)。每個(gè)磁體(4)的基部(6)的寬度小于所述頭部(5)的寬度。
文檔編號(hào)H02K21/00GK103036334SQ20121035816
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者A·曼托萬尼 申請(qǐng)人:蒙塔納里朱利奧&C.有限責(zé)任公司