永磁电机制造技术

本发明专利技术涉及永磁电机。且具体而言，涉及一种永磁电机和用于永磁电机的转子组件。永磁电机包括定子组件和转子组件，定子组件包括定子芯，该定子芯构造成用于生成磁场且沿纵向轴线延伸，其中内表面限定腔，转子组件包括转子芯和转子轴。转子芯配置在定子腔的内侧且构造为围绕纵向轴线旋转。转子组件还包括用于生成磁场的多个永磁体，该磁场与定子磁场相互作用以产生转矩。永磁体配置在形成于套筒构件中的一个或更多个腔内。套筒构件构造成在其中包括多个腔或空隙，且从而对永磁电机提供最小重量。永磁电机提供增大的离心负载能力、增大的功率密度和改善的电气性能。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及永磁电机。更具体而言，本公开涉及具有高功率密度的高速永磁马达 机器。
技术介绍
内部永磁电机（IPM)(诸如永磁马达或发电机）已在各种应用中广泛使用，包括飞 机、汽车、海底和工业用途。对轻量化和高功率密度的永磁电机的需求致使在更高速马达和 发电机的设计使功率与重量比最大化。因此，提供高机器速度、高功率密度、降低的质量和 成本的永磁电机趋于越来越多地被接受。 永磁马达通常在转子或定子或二者中采用永磁体。在大多数情况下，永磁体存在 于转子组件内。永磁马达的输出功率由定子和转子组件的长度、直径、气隙磁通量、电枢电 流密度、速度和冷却能力决定。 在常规的内部永磁电机中，多个永磁体嵌入到转子的多个叠片内侧。转子中的机 械应力集中在多个桥接部和中心柱处。对于更高速度的应用，必须增加桥接部和中心柱的 厚度，以增强转子和各种其他部件的结构强度。具有增加的厚度的柱的桥接部导致更高的 磁通量泄漏，这显著地降低机器功率密度，从而导致机器的效率下降。 在一个特定实施例中，分段的永磁体由套筒构件、且更具体地而言，由构造为围绕 永磁体的铬镍铁合金（Inconel)套筒固定。该铬镍铁合金套筒包围磁体且在径向方向上为 磁体提供支撑。转子的最大转速取决于铬镍铁合金套筒的厚度和永磁体的质量。转子可安 全转动的速度受永磁体上的离心负载和整体重量（包括套筒构件重量）限制。另外，对于 径向机器和普通的电枢类型，套筒构件需为非磁性的，以避免在通量路径从转子移动到电 枢之前使其短路。如果它是磁性的，则能更好地传递通量，但这将需要在磁极位置之间在外 壳中的某种非磁性分离，且这将是难以构造的复合材料。换言之，磁路或总磁阻需要为最佳 的。 因此，希望提供一种包括套筒构件的永磁电机，其由于降低的整体重量而具有增 大的离心负载能力，以便提供增大的功率密度和改善的电气性能。
技术实现思路
通过本公开克服了现有技术的这些和其他缺陷，其提供了一种用于永磁电机的转 子组件和一种永磁电机。 本公开的一个方面在于一种用于永磁电机的转子组件，其构造为围绕纵向轴线旋 转。转子组件包括转子轴和构造成生成磁场的至少一个转子模块，其磁场与定子磁场相互 作用以产生转矩。该至少一个转子模块围绕转子轴配置，且包括由多个永磁体和套筒构件， 该套筒构件包括形成于其中的多个腔。多个永磁体中的至少一个配置在形成于套筒构件中 的多个腔中的一个内，以将至少一个永磁体固持在其中且形成内部永磁马达。 本公开的另一方面在于一种用于永磁电机的转子组件，其构造为围绕纵向轴线旋 转。转子组件包括转子轴和构造成生成磁场的多个转子模块，其磁场与定子磁场相互作用 以产生转矩。多个转子模块围绕转子轴以端对端的轴向对准和协作接合的形成配置。多个 转子模块中的各个限定转子芯，转子芯包括多个永磁体和套筒构件，该套筒构件包括形成 于其中的多个腔。多个永磁体中的至少一个配置在形成于套筒构件中的多个腔中的一个 中，以将至少一个永磁体固持在其中且形成内部永磁马达。 本公开的又一方面在于一种永磁电机，其包括定子组件和转子组件。定子组件包 括定子芯和定子绕组，以当被用交流电流激励时，产生定子磁场。定子组件沿纵向轴线延 伸，具有限定腔的内表面。转子组件配置在所述腔的内侧且构造为围绕纵向轴线旋转。转子 组件包括构造成生成磁场的至少一个转子模块，其磁场与定子磁场相互作用以产生转矩， 该至少一个转子模块中的各个包括转子芯。转子芯包括多个永磁体和套筒构件，该套筒构 件包括形成于其中的多个腔。多个永磁体中的至少一个配置在形成于套筒构件中的多个腔 中的一个内，以将至少一个永磁体固持在其中且形成内部永磁马达。气隙限定在转子组件 与定子组件之间。 一种用于永磁电机的转子组件，其构造为围绕纵向轴线旋转，所述转子组件包 括： 转子轴；和 至少一个转子模块，其构造成生成磁场，其磁场与定子磁场相互作用以产生转矩， 所述至少一个转子模块围绕所述转子轴配置，所述至少一个转子模块包括： 多个永磁体；和 套筒构件，其包括形成于其中的多个腔，其中，所述多个永磁体中的至少一个配置 在形成于所述套筒构件中的多个腔中的一个中，以将所述至少一个永磁体固持在其中且形 成内部永磁马达。 优选地，还包括多个转子模块，所述多个转子模块构造成端对端轴向对准且协作 地接合。 优选地，所述套筒构件构造为分段构件，所述分段构件包括多个单独的套筒节段， 且其中，相邻的套筒节段协作地接合。 优选地，所述套筒构件构造成包括限定所述多个腔的一个或更多个平台（land) 部和一个或更多个盘部。 优选地，所述套筒构件还包括一个或更多个内部肋结构，所述一个或更多个内部 肋结构进一步限定所述多个腔且提供离心加强。 优选地，所述多个永磁体中的各个的磁化方向相对于所述转子组件的纵向轴线构 造为径向向内、径向向外或周向中的一种。 优选地，所述多个永磁体中的各个通过非磁性材料与所述多个永磁体中的另一个 分呙。 一种用于永磁电机的转子组件，其构造为围绕纵向轴线旋转，所述转子组件包 括： 转子轴；和多个转子模块，其构造为生成磁场，其磁场与定子磁场相互作用以产生转矩，所述 多个转子模块围绕所述转子轴以端对端轴向对准和协作接合的方式配置，所述多个转子模 块中的各个限定转子芯，所述转子芯包括： 多个永磁体；和 套筒构件，其包括形成于其中的多个腔，其中，所述多个永磁体中的至少一个配置 在形成于所述套筒构件中的多个腔中的一个内，以将所述至少一个永磁体固持在其中且形 成内部永磁马达。 优选地，所述套筒构件构造为分段构件，所述分段构件包括多个单独的套筒节段。 优选地，所述套筒构件构造成包括限定所述多个腔的多个平台部和盘部或进一步 限定所述多个腔的一个或更多个内部肋结构中的一个，所述多个平台部和盘部或所述一个 或更多个内部肋结构对所述套筒构件提供离心加强。 优选地，所述多个永磁体中的各个通过非磁性材料与所述多个永磁体中的另一个 分呙。 优选地，所述多个永磁体中的各个的磁化方向相对于所述转子组件纵向轴线构造 为径向向内、径向向外或周向中的一种。 -种永磁电机，包括： 定子组件，其包括定子芯且包括定子绕组，以当被用交流电流激励时生成定子磁 场，所述定子组件沿纵向轴线延伸，其中内表面限定腔；和 转子组件，其配置在所述腔的内侧且构造为围绕纵向轴线旋转，其中，所述转子组 件包括构造成生成磁场的至少一个转子模块，其磁场与定子磁场相互作用以产生转矩，所 述至少一个转子模块包括： 多个永磁体；和 套筒构件，其包括形成于其中的多个腔，其中，所述多个永磁体中的至少一个配置 在形成于所述套筒构件中的多个腔中的一个内，以将所述至少一个永磁体固持在其中且形 成内部永磁马达， 其中，气隙限定在转子组件与定子组件之间。 优选地，所述套筒构件构造为分段构件，所述分段构件包括多个单独的套筒节段， 且其中，相邻的套筒节段协作地邻接。 优选地，所述套筒构件构造成包括限定该多个腔的一个或更多个平台部和一个或 更多个盘部。 优选地，所述套筒构件还包括一个或更多个内部肋结构，所述一个或更多个内部 肋结构进一步限定所述多个腔且提供离心加强。 优选地，所述多个永磁体中的各个通过非磁性材料与所述多个永磁体中的另一个 分呙。 优选地，所述永磁电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于永磁电机(10、54、56、60)的转子组件(12、62)，其构造为围绕纵向轴线(13)旋转，所述转子组件(12、62)包括：转子轴(16)；和至少一个转子模块(20)，其构造成生成磁场，其磁场与定子磁场相互作用以产生转矩，所述至少一个转子模块(20)围绕所述转子轴(16)配置，所述至少一个转子模块(20)包括：多个永磁体(24、68)；和套筒构件(22、66)，其包括形成于其中的多个腔(32、70)，其中，所述多个永磁体(24、68)中的至少一个配置在形成于所述套筒构件(22、66)中的所述多个腔(32、70)中的一个内，以将所述至少一个永磁体(24、68)固持在其中且形成内部永磁马达(11、61)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N·D·乔世，M·R·莎，J·W·布雷，R·M·冯德雷尔，K·D·穆罗，J·A·哈梅尔，S·J·马丁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US