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)，包含：纵向线性定子(14)，其中定子齿部(16)面向空气间隙(a)；以及动子(12)，其包含至少一个电枢(13)，该至少一个电枢包含电枢齿部(18)，该电枢齿部通过狭槽(30)而隔开，以接收电枢绕组(32)。根据本发明专利技术，所述电枢齿部(18)中的至少一些电枢齿部(18)，优选全部电枢齿部(18)分别使至少两个永磁体(20、22)嵌入，所述至少两个永磁体连续定位在所述齿部的纵向方向(I)上，由此，两个永磁体(20、22)具有不同的磁特性。

【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，其包含：纵向线性定子，其中定子齿部面向空气间隙；以及动子，其包含电枢，该电枢包含具有轮廓构件的电枢轮廓，该轮廓构件与至少一个永磁体一起形成动子的电枢齿部，由此电枢齿部通过接收电柩绕组的狭槽而隔开。所述齿部具有紧靠永磁体安装的第一侧和面向狭槽且紧靠电枢绕组安装的第二侧，由此，所述齿部具有朝向空气间隙的延伸宽度。这种已知的构造例如示于图2(a)中，其中半封闭式的狭槽由齿部尖端形成，所述齿部尖端在齿部的最上部中延伸，使得铜或绕组在狭槽中所在的区域不受具有增加的宽度的齿部尖端的影响。该实施例具有如下优势：电枢绕组的铜的空间不受延伸的齿部尖端的影响。
技术介绍
在线性磁通切换永磁电机(FSPM)中，该解决方案可能导致伴随有磁通泄漏的齿部尖端中的过饱和，并且可能甚至导致永磁体的不可逆的消磁。CN104242501A公开了一种根据权利要求1的前序部分的线性磁通切换永磁电机。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种FSPM电机，其中上述问题被减少。该目的通过根据权利要求1的线性FSPM来实现。本专利技术的优选实施例为从属权利要求的主题。本专利技术的优选实施例还在说明书中以及附图中得到描述。基本上，本专利技术的线性磁通切换永磁(FSPM)电机包含：纵向线性定子，其中定子齿部面向空气间隙；以及动子，其包含至少一个电枢，该电枢包含电枢齿部，该电枢齿部通过接收电枢绕组的狭槽而隔开。根据本专利技术，至少一些电枢齿部、优选所有的电枢齿部分别使至少两个永磁体嵌入，至少两个永磁体连续定位在齿部的纵向方向I上，由此，两个永磁体具有不同的磁特性。在电枢齿部尖端的区域中，磁通密度实际上较高，这可导致过饱和。进一步远离齿部尖端，永磁体中的磁通密度降至相对低值。该低操作磁通密度值可以引起永磁体的不可逆的消磁，尤其是当永磁体在高温条件下工作时。因此，选择具有良好消磁特效的第二永磁体用于该齿部区域，该区域优选在电枢齿部的大部分长度范围内延伸。无论如何，例如为钕磁体的具有良好的不可逆的消磁特效的磁体具有较弱的剩磁，这意味着电机的性能通过在磁化方面选择较强的磁体而下降，该较强的磁体在另一方面在剩磁方面较弱。因此，在电枢齿部的长度上使用两个不同的永磁体(混合磁体)解决了该问题，因为在电枢齿部的最大长度范围内，使用第二永磁体，第二永磁体具有良好的消磁特效，但是具有较低的剩磁，并且仅在齿部尖端的区域中，使用具有高剩磁的第一永磁体，这带来了良好的效率。该类永磁体混合物满足了对有效永磁体的需求，并在另一方面满足了在电枢齿部的最大长度范围内对消磁有良好防扩的需求。优选地，第一永磁体具有比第二永磁体在平行于空气间隙的平面中更大的横截面区域，这经由比第二永磁体更大的宽度而获得。这减少了齿部尖端中过饱和的危险。另外，该特征具有以下效应：第一和第二磁体的整个组具有增加的效率，并且磁通泄漏减少。在本专利技术的优选实施例中，第一永磁体的上表面与齿部尖端对准。这导致以下事实：第一永磁体用于存在最高磁通密度的区域中。通过使用具有低剩磁但另一方面具有良好消磁特性的第二永磁体，可以根本上提高SPM电机的可靠性和操作效率。优选地，第一和第二永磁体的材料彼此不同，如上文已提及的，使得优选地，与优选具有更高剩磁的第一永磁体相比，第二磁体具有较低剩磁但具有更好的不可逆的消磁特性，以增加效率。因为在电枢齿部的下部部分中的磁通密度不与上部区域(特别是齿部尖端)中一样高，所以低剩磁与良好的消磁特性一起改善了电机的可靠性。优选地，第一和第二永磁体的材料彼此不同，使得对不同的剩磁和消磁特性的需求已通过选择永磁体的相应基材得到满足。优选地，电枢齿部的宽度朝向它们的尖端(以及朝向空气间隙)增加，由此，电枢齿部的宽度增加已在电枢齿部的纵向方向上开始，因为电枢齿部的延伸宽度部分在电枢齿部的纵向方向I上在电枢绕组的高度处开始，即齿部和相邻绕组面向彼此。经由该措施，电枢齿部的宽度增加在它们长度的较大部分上发生。相对于如图2(a)中所示的已知设计，这导致在齿部尖端处减小的磁通密度。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减小，但是仍在本质上减少磁通泄漏、避免过度磁通密度和相应地减少永磁体消磁的危险。优选地，电枢齿部的宽度增加在它们长度的至少一半上发生。相应地，在该电机几何形状中，更好地分布和调谐磁通。优选地，电枢齿部的宽度连续地增加，而没有在它们的第二侧上形成边缘。电枢齿部的该几何形状导致均匀的磁通和磁通泄漏的减少。在本专利技术的优选实施例中，电枢齿部的宽度的增加朝向空气间隙连续增加。该特征导致以下事实：第二侧在齿部尖端或空气间隙的方向上在相邻狭槽的方向上不断地向外弯曲。因此，在齿部尖端处的磁通泄漏最小化，并且在空气间隙的方向上在电枢齿部中没有过饱和发生。有利地，齿部宽度增加至少部分地通过轮廓构件的宽度增加部分的宽度增加而实现。因此，延伸齿部几何形状可以通过宽度延伸部分的几何形状容易地设计。当然，永磁体的宽度增加还可有助于齿部朝向齿部尖端的宽度延伸，尤其是如果几个永磁体用于一个齿部或极的话。在优选实施例中，电枢具有至少一个电枢基部，其平行于空气间隙延伸。从电枢基部，电枢构件在空气间隙的方向上(即垂直于电枢基部)突出。电枢基部可以是在动子长度的较大部分上延伸(例如在动子长度的三分之一、一半或甚至整个长度上延伸)的一片式零件。相应的大数量电枢构件连接至该电枢基部，优选地作为一片式零件。替代地，电枢还可由一连串单个U形电枢轮廓构成，该单个U形电枢轮廓仅具有两个轮廓构件作为垂直于轮廓基部延伸的电枢构件。在这些情况中的任一个中，电枢构件形成电枢齿部的一部分。那么，电枢齿部朝向空气间隙的齿部宽度增加优选由嵌入永磁体的两个电枢构件的宽度增加部分形成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剩磁结合，则导致减小的齿部饱和和增加的扭矩。在本专利技术的优选实施例中，电枢齿部朝向空气间隙的齿部宽度增加由两个相邻电枢轮廓的轮廓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。该实施例使用宽度增加以通过增加第一永磁体的位于齿部尖端的区域中的横截面区域(宽度)来改善流过齿部的磁通。在本专利技术的优选实施例中，嵌入电枢齿部的永磁体在背离空气间隙的背侧突出到电枢轮廓的基部外。因此，在轮廓基部的区域中的磁通泄露被有效地减少。优选地，该突出部或悬垂部的大小在2mm至6mm之间，优选在3mm至6mm之间。优选地，动子齿部在动子的移动方向上动子的每米长度的数量在22至42之间，优选地在27至37之间。由于饱和，动子的每米长度的齿部(极)的相当高的数量一方面导致与例如每米13个极相比减少的转矩。然而，更高的极数量减小了电机的齿槽转矩或转矩脉动。根据本专利技术的基本想法，由于更高数量的极和转矩的减小，该饱和效应另一方面通过使电枢齿部具有延伸宽度部分而满足。优选地，两个不同的磁体安装在各个电枢齿部的第一侧之间，因此第二永磁体在电枢齿部的长度的较大部分上延伸，而第一永磁体朝向空气间隙a安装在第一永磁体上。在本专利技术的优选实施例中，狭槽的数量增加。如此，在各个狭槽中的磁通密度减小，这再次减少了磁通泄漏，并且齿部中过量磁通密度停止，因此减小永磁体消磁的风险本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性磁通切换永磁(FSPM)电机(10)，包含：纵向线性定子(14)，其中定子齿部(16)面向空气间隙(a)；以及动子(12)，其包含至少一个电枢(13)，该至少一个电枢包含电枢齿部(18)，该电枢齿部通过接收电枢绕组(32)的狭槽(30)隔开，其中，所述电枢齿部(18)中的至少一些电枢齿部(18)，优选全部电枢齿部(18)分别使至少两个永磁体(20、22)嵌入，所述至少两个永磁体相继定位在所述齿部的纵向方向(I)上，由此，两个永磁体(20、22)具有不同的磁特性，其特征在于，第一永磁体(22)位于朝向所述齿部尖端的区域中，而第二永磁体(20)沿齿部长度的大部分位于所述第一永磁体(22)下方，所述第一永磁体(22)具有比所述第二永磁体(20)更高的剩磁。

【技术特征摘要】
2017.04.05 EP 17164952.81.一种线性磁通切换永磁(FSPM)电机(10)，包含：纵向线性定子(14)，其中定子齿部(16)面向空气间隙(a)；以及动子(12)，其包含至少一个电枢(13)，该至少一个电枢包含电枢齿部(18)，该电枢齿部通过接收电枢绕组(32)的狭槽(30)隔开，其中，所述电枢齿部(18)中的至少一些电枢齿部(18)，优选全部电枢齿部(18)分别使至少两个永磁体(20、22)嵌入，所述至少两个永磁体相继定位在所述齿部的纵向方向(I)上，由此，两个永磁体(20、22)具有不同的磁特性，其特征在于，第一永磁体(22)位于朝向所述齿部尖端的区域中，而第二永磁体(20)沿齿部长度的大部分位于所述第一永磁体(22)下方，所述第一永磁体(22)具有比所述第二永磁体(20)更高的剩磁。2.根据权利要求1所述的电机(10)，其中，所述第一永磁体(22)具有比所述第二永磁体(20)更大的宽度。3.根据前述权利要求中任一项所述的电机(10)，其中，所述第一永磁体(22)的上表面与齿部尖端(19)对准。4.根据前述权利要求中任一项所述的电机(10)，其中，所述第一永磁体和第二永磁体(20、22)的材料彼此不同。5.根据前述权利要求中任一项所述的电机(10)，其中，所述电枢(13)由U形电枢轮廓(15)形成，该U形电枢轮廓由轮廓基部(21)和至少两个平行轮廓构件(23)构成，所述至少两个平行轮廓构件(23)垂直于所述轮廓基部(21)并且朝向所述空气间隙(a)延伸，由此，所述永磁体(20、22)嵌入所述轮廓构件(23)的第一侧(24)之间，并且其中所述电枢绕组(32)位于所述轮廓构件(23)的第二侧(26)之间。6.根据权利要求5所述的电机(10)，其中，每个电枢轮廓(15)由堆叠起来的电枢轮廓金属片形成。7.根据权利要求5或6所述的电机(10)，其中，所述永磁体(20、22)在齿部(18)的长度方向(I)...

【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