线性磁通切换永磁电机制造技术

本发明专利技术涉及一种线性磁通切换永磁(FSPM)电机(10)，其包括纵向线性定子(14)以及动子(12)，该定子具有面对气隙(a)的定子齿(16)该动子包括至少一个电枢(13)，电枢包括嵌入至少一个永磁体(20、22)的电枢齿(18)，电枢齿(18)由用于接收电枢绕组(32)的槽(30)间隔开，该电枢齿(18)具有朝向气隙的延伸的宽度部分(36)。根据本发明专利技术，电枢齿(18)的延伸的宽度部分(36)在电枢齿的纵向方向(l)上已经在电枢绕组(32)的水平处开始。

【技术实现步骤摘要】
线性磁通切换永磁电机
本专利技术涉及一种线性磁通切换永磁电机，其包括具有面对气隙的定子齿的纵向线性定子，以及包括电枢的动子，该电枢包括电枢架构，其包括与至少一个永磁体一起形成动子的电枢齿的架构构件，由此电枢齿由用于接收电枢绕组的槽间隔开。齿具有抵靠永磁体装配的第一侧面以及面对槽且抵靠电枢绕组装配的第二侧面，由此齿具有朝向气隙的延伸宽度。例如在图2(a)中示出了这种已知的结构，半闭合槽通过齿尖形成，齿尖在齿的最上部分延伸，使得在槽中铜或绕组所在的区域不受宽度增加的齿尖影响。该实施例的优点在于，电枢绕组的铜的空间不受延伸的齿尖的影响。
技术介绍
在线性磁通切换永磁电机(FSPM)中，这种解决方案可能导致齿尖上的过饱和，这会伴随有漏磁，甚至可能导致永磁体的不可逆的去磁化。在US2016/268883A1中公开了根据权利要求1的前序部分的线性磁通切换永磁电机。因此，本专利技术的目的是提供一种减少上述问题的FSPM电机。
技术实现思路
该目的通过根据权利要求1所述的线性FSPM电机来解决。本专利技术的优选实施例是从属权利要求的主题。在说明书以及附图中也描述了本专利技术的优选实施例。根据本专利技术，电枢齿的宽度增加在电枢齿的纵向方向上开始，电枢齿的延伸的宽度部分在电枢齿的纵向方向l上已经在电枢绕组的高度水平处开始，即齿和相邻的绕组面对彼此。通过这种措施，电枢齿的宽度增加发生在其长度的较大部分上，这导致与如图2(a)所示出的已知设计相关的在齿尖处的磁通密度降低。尽管用于电枢绕组的铜的空间在本专利技术的解决方案中被减少了，但是磁通泄漏、避免过大的磁通密度以及因此的永磁体的去磁化的危险基本上减少了。优选地，电枢齿的宽度增加在其长度的至少一半上发生。因此，在这种电机几何形状中，磁通量能够更好的分布和协调。优选地，电枢齿的宽度连续增加且不在其第二侧面形成边缘。电枢齿的这种几何形状导致均匀的通量和通量泄漏的减少。在本专利技术的优选实施例中，电枢齿宽度的增加朝向气隙连续地增加。该特征导致第二侧面在齿尖或气隙的方向上在相邻槽的方向上向外越来越弯曲。因此，齿尖处的通量泄漏被最小化并且在气隙的方向上不发生过饱和。在本专利技术的优选实施例中，嵌入电枢齿中的永磁体在背向气隙的后侧面突出电枢架构基座。因此，架构基座区域的磁通泄漏被有效降低。优选地，该突起的尺寸在2mm至6mm范围内，优选地在3mm至5mm范围内。优选地，动子齿在动子其移动方向上的每米长度的数量为22至42个，特别地为27至37个。这是相当高的齿(磁极)数量。由于饱和，这种磁极的增加一方面导致扭矩的减小，与例如每米13个磁极相比。但是，较高的磁极数会降低电机的齿槽转矩或转矩脉动。另一方面，根据本专利技术的基本构思，通过制造具有延伸的宽度部分的电枢齿来满足由于磁极数较多和扭矩减小而导致的饱和效应。优选地，两个不同的永磁体装配在每个电枢齿的第一侧面之间，由此第二永磁体在电枢齿的长度的较大部分上延伸，而第一永磁体朝向气隙a装配在第一永磁体上。在电枢齿尖区域，磁通密度非常高，这可能导致过饱和。随着电枢齿逐渐的宽度增加，可以避免这种情况。进一步远离齿尖，永磁体中的磁通量密度可能下降到相对较低的值。这种低运行磁通量密度值会导致永磁体的不可逆去磁，特别是当永磁体在高温条件下工作时。因此，应该为齿区域选择具有良好去磁性的永磁体。无论如何，具有良好的不可逆去磁性的磁体，例如，钕磁体，具有较弱的剩磁，这意味着电机的性能通过选择在磁化方面较强的磁体而下降，而这样的磁体另一方面在剩磁方面较弱。因此，在电枢齿的整个长度上使用两种不同永磁体解决了这个问题，因为在电枢齿的长度最上部上使用了第二永磁体，该第二永磁体具有良好的去磁性但剩磁较低，并且仅在齿尖区域使用具有高剩磁的第一永磁体，这带来了良好的效率。这种永磁体混合满足了对高效永磁体的需求，并且另一方面在电枢齿的长度最上部上具有良好的防去磁保护。优选地，第一永磁体在与气隙平行的平面中具有比第二永磁体更大的横截面积，这是通过比第二永磁体更大的宽度得到的。这具有提高整组第一和第二磁体的效率并且使磁通量泄漏减少的效果。在本专利技术的优选实施例中，第一永磁体的上表面与齿尖对齐。这导致了第一永磁体用于存在最高磁通量密度的区域中的事实。通过使用剩磁低但是另一方面具有良好的去磁性的第二永磁体，SPM电机的运行效率和可靠性可以得到实质性的提高。优选地，第一和第二永磁体的材料如上述彼此不同，从而使得，第二磁体优选地具有较低的剩磁，但比第一永磁体具有更好的不可逆去磁性，第一永磁体优选地具有较高的剩磁，以便提高效率。由于该电枢齿下部的磁通量密度不如上部区域高，特别是齿尖，低剩磁和良好的去磁性一起提高了电机的可靠性。在本专利技术的优选实施例中，槽的数量增加。通过这种方式，每个槽中的通量密度减小，这又减少了通量泄漏，并且齿中的过量的通量密度停止，并因此也减小了永磁体的去磁化的风险。由此，电枢架构构件和永磁体可以具有减小的宽度。因此，优选地，电枢齿的宽度小于间隙宽度的30％。在本申请中，术语“宽度”是指动子的运动方向(或定子的纵向方向)上的延伸。术语“长度”与垂直于气隙平面的尺寸有关。在优选实施例中，电枢具有至少一个平行于气隙延伸的电枢基座。电枢构件从电枢基座在气隙方向突出，即，垂直于电枢基座。电枢基座可以是在动子长度的较大部分处上延伸的单件部件，例如，延伸超过三分之一、一半或者甚至完整的动子长度。在这个电枢基座上连接有相应的大量的电枢构件，优选地为单件部件。可替代地，电枢也可以由一系列单个U形电枢架构构成，该电枢架构仅具有两个架构构件作为垂直于架构基座延伸的电枢构件。在任何这些情况下，电枢构件形成电枢齿的一部分。然后优选地，电枢齿朝向气隙的齿宽度增加由嵌入永磁体的两个电枢构件的宽度增加部分以及第一永磁体相对于第二永磁体的宽度增加形成。特别地，如果该特征与第一永磁体相对于第二永磁体的较高的剩磁相结合，这将导致齿的饱和度降低和扭矩增加。本专利技术还涉及包括如上所述的线性电机的电梯。由此，FSPM电机的动子沿着电梯轿厢的一侧连接，并且定子安装在沿着电梯井延伸的梁上。具有因此指定的电机的电梯一方面具有良好的效率，另一方面具有良好的操作特性和高可靠性，特别是抵御FSPM电机的永磁体去磁化。以下术语用作同义词：电枢架构-叠层堆叠-堆叠区段；PM-永磁体；铜-电枢绕组；电机-机器。本专利技术强调了三种用于改善FSPM电机的磁性的技术，如下所述：1.齿宽度朝向气隙增加2.永磁体在电枢基座处的磁体伸出部3.至少两种不同的永磁体的混合永磁体的实现1.齿宽度朝向气隙增加如果槽数增加(例如从13槽到25槽)，则25槽电机中的永磁体厚度和电枢齿厚度是13槽结构中的一半(如果不进行其他几何形状修改)。假设槽的数量增加一倍，则槽的数量的增加导致新槽具有原始槽的厚度的一半。因此，在具有更多槽的电机中，磁路具有接近于槽数较少的原始电机的两倍的磁阻。较高磁阻的主要影响之一来自于较窄的气隙区域。在图3a和3b中，示出了在薄齿的情况下，磁通量传导通过的气隙区域相比于如图3b所示的厚齿的磁通量更小，如图3a所示。如果，例如薄齿的宽度是厚齿宽度的一半，这意味着在根据图3b的薄齿的情况下的磁阻是在根据图3a的厚齿的情况下的磁阻的两倍，因为磁阻与传导面积(A)成反比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性磁通切换永磁(FSPM)电机(10)，其包括纵向线性定子(14)和动子(12)，该定子具有面对气隙(a)的定子齿(16)，该动子包括至少一个电枢(13)，所述电枢包括嵌入至少一个永磁体(20、22)的电枢齿(18)，电枢齿(18)由用于接收电枢绕组(32)的槽(30)间隔开，该电枢齿(18)具有朝向气隙的延伸的宽度部分(36)，其中电枢齿(18)的延伸的宽度部分(36)在电枢齿的纵向方向(l)上已经在电枢绕组(32)的水平处开始，其特征在于，电枢(13)具有至少一个电枢基座(21)，电枢构件(23)沿气隙的方向从该电枢基座(21)突出，该电枢构件(23)形成电枢齿(18)的一部分，并且其中电枢齿(18)朝向气隙(a)的齿宽增加由嵌入永磁体(20、22)的两个电枢构件(23)的宽度增加部分(36)以及第一永磁体(22)相对于第二永磁体(20)的宽度增加形成。

【技术特征摘要】
2017.04.05 EP 17164943.71.一种线性磁通切换永磁(FSPM)电机(10)，其包括纵向线性定子(14)和动子(12)，该定子具有面对气隙(a)的定子齿(16)，该动子包括至少一个电枢(13)，所述电枢包括嵌入至少一个永磁体(20、22)的电枢齿(18)，电枢齿(18)由用于接收电枢绕组(32)的槽(30)间隔开，该电枢齿(18)具有朝向气隙的延伸的宽度部分(36)，其中电枢齿(18)的延伸的宽度部分(36)在电枢齿的纵向方向(l)上已经在电枢绕组(32)的水平处开始，其特征在于，电枢(13)具有至少一个电枢基座(21)，电枢构件(23)沿气隙的方向从该电枢基座(21)突出，该电枢构件(23)形成电枢齿(18)的一部分，并且其中电枢齿(18)朝向气隙(a)的齿宽增加由嵌入永磁体(20、22)的两个电枢构件(23)的宽度增加部分(36)以及第一永磁体(22)相对于第二永磁体(20)的宽度增加形成。2.根据权利要求1所述的电机(10)，其中，电枢齿(18)的宽度增加在其长度的至少一半上发生，优选地在其整个长度上发生。3.根据权利要求1或2所述的电机(10)，其中电枢齿(18)的延伸的宽度部分(36)连续增加且不在其面对槽(30)的侧面(26)中形成边缘。4.根据前述权利要求中任一项所述的电机(10)，其中延伸的宽度部分(36)的宽度增加朝向气隙(a)连续地增加，导致其面对电枢绕组(32)的侧面(26)朝向槽(30)越来越向外弯曲。5.根据前述权利要求中任一项所述的电机(10)，其中嵌入在电枢齿(18)中的永磁体(20、22)在背离气隙(a)的方向上在电枢架构(15)之上以一伸出部(d)突出。6.根据前述权利要求中任一项所述的电机(10)，其中至少两个不同的永磁体(20、22)装配在每个电枢齿(18)的第一侧面之间，由此所述两个永磁体的第二个(20)在电枢齿(18)的长度的较大部分上延伸，而所述永磁体的第一个(22)朝向气隙(a)位于的第二永磁体(20)的上方。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：T哈卡拉，T科尔霍宁，T普罗斯托，I佩特罗夫，J皮尔霍宁，
申请(专利权)人：通力股份公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI