电机制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电机的转子，该转子具有在端铁之间部分地或完全地延伸的柱。每个端铁由单块磁性材料形成，其中柱从端铁延伸，所述端铁包括柱在它们之间完全地延伸的另一端铁。磁体布置在柱之间，其中磁极面向柱以集中通量。为了防止过多的通量被吸入经过端铁的通量路径，使总磁通量超过通量路径的至少一部分的饱和通量。这可以通过使用在端铁之间仅部分地延伸以在通量路径中提供间隙的互相交叉柱，通过在端铁中提供通量阻止器以将饱和通量减小到总通量以下，或者通过使用高纵横比磁体或柱，使得磁通量超过柱或端铁的饱和通量来实现。

Electric machinery

The invention discloses a rotor for a motor, which has a column partially or completely extending between the end iron. Each end iron is formed of a single magnetic material, in which the column extends from the end iron, and the end iron includes the other end iron between which the column extends completely. Magnets are arranged between columns, in which the poles face the column to concentrate flux. In order to prevent excessive flux from being absorbed into the flux path passing through the end iron, the total flux exceeds at least a part of the saturated flux of the flux path. This can be achieved by using cross columns that extend only partially between the end iron to provide gaps in the flux path, by providing a flux blocker in the end iron to reduce the saturated flux below the total flux, or by using high aspect ratio magnets or columns to make the magnetic flux exceed the saturated flux of the column or the end iron.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机
电机。
技术介绍
集中通量转子使用交替极性的切向极化磁体，并且本领域技术人员已知的其有可能在气隙处的转子柱中获得比在对准的PM配置中使用相同磁体时可能得到的通量密度更高的通量密度。集中通量转子的已知的挑战是，一般而言扭转以在转子柱之间形成任何软磁连接是不利的，因为通量将通过该连接从一个磁体的N面泄漏到相同或相邻磁体的S面。换句话讲，当使用诸如钢或铁的软磁性材料时，连接磁体的N极和S极有助于利用对准的PM转子产生扭矩，集中通量转子的转子柱之间的任何软磁性材料连接会不利于扭矩的产生。解决该问题的已知做法是使用粘胶将PM的组件和软磁转子柱粘合在一起，相邻柱之间没有软磁性材料连接，使得它们之间没有磁链。这可以有效地利用高百分比的PM通量，但是组装非常困难，因为磁体彼此排斥并且还必须依靠粘合的强度来保持其形状。在较高温度和小气隙下，聚合物粘合剂的蠕变速率将使得很难保持所需的转子形状以获得长使用寿命。
技术实现思路
专利技术人已经提出了一种使用永磁体和柱的集中通量布置的电机，这些柱连接到端铁。该电机被布置成在气隙处提供超过通过端铁的通量路径的饱和通量的总通量。在一个实施方案中，提供了一种用于电动马达的永磁体载体，该永磁体载体具有：第一端铁；第二端铁；柱阵列，每个柱从第一端铁和第二端铁中的至少一者朝向第一端铁和第二端铁中的另一者延伸，第一端铁和从该端铁延伸的柱由第一单块磁性材料形成，并且第二端铁和从该第二端铁延伸的柱由第一单块磁性材料或由第二单块磁性材料形成；永磁体阵列，该永磁体阵列被布置在柱阵列的柱之间，每个永磁体在被取向为在柱阵列的与磁体相邻的相应一对柱之间的方向上被磁化；以及支撑结构，支撑结构限定穿过第一端铁的每对相应的柱之间的第一相应通量路径以及穿过第二端铁的每对相应的柱之间的第二相应通量路径，第一相应通量路径具有第一间隙或第一饱和部分并且第二相应通量路径具有第二间隙或第二饱和通量部分，其中相应磁体与相应一对柱结合产生总磁通量，该总磁通量超过第一间隙或饱和部分的饱和通量与第二间隙或第二饱和部分的饱和通量之和。在各种实施方案中，可以包括以下特征中的任何一者或多者：柱阵列的连续柱可以从第一端铁和第二端铁交替地延伸以互相交叉，每个相应一对柱的第一间隙或饱和部分是第一端铁和这一对柱中从第二端铁延伸的柱之间的间隙，每个相应一对柱的第二间隙或饱和部分是第二端铁与这一对柱中从第一端铁延伸的柱之间的间隙。可以存在支撑元件，该支撑元件相对于第二端铁支撑第一端铁。该支撑元件可包括限定用于接收柱的凹槽的支撑环。柱阵列的连续柱可以交替地从第一端铁和第二端铁延伸以互相交叉，每个柱连接到该柱没有从其延伸的端铁，其中连接部分的横截面小于柱，每个相应一对柱的第一饱和部分和第二饱和部分是连接到该相应一对柱中的柱的连接部分。柱可以连接第一端铁和第二端铁，端铁限定孔，端铁的围绕孔的部分是饱和部分。柱可以连接第一端铁和第二端铁，永磁体在与柱对齐的方向上所具有的长度足以产生超过端铁的饱和通量的通量，使得端铁的连接在柱之间的部分充当饱和部分。柱可以连接第一端铁和第二端铁，永磁体在与柱对齐的方向上所具有的长度足以产生超过柱的饱和通量的通量，使得柱充当饱和部分。磁体具有的在与柱对齐的方向上的磁体长度与在取向在相应一对柱之间的方向上的磁体宽度的比率大于4/1、5/1、6/1、7/1、8/1、9/1、10/1、11/1、12/1、13/1、14/1、15/1或16/1。这些柱具有的柱长度与柱宽度的比率可大于4/1、5/1、6/1、7/1、8/1、9/1、10/1、11/1、12/1、13/1、14/1、15/1或16/1。柱阵列中的每个柱可以具有相应的横截面，并且第一端铁可以具有第一端铁横截面，并且每个柱可以连接到第一端铁，其中连接的任何部分都没有比相应的横截面和第一端铁横截面中的最低者明显更低的横截面。第一端铁横截面可以等于或大于柱阵列的柱的每个相应横截面。第二端铁可以具有第二端铁横截面，并且柱阵列中的每个柱可以连接到第二端铁，其中连接的任何部分都没有比相应的横截面和第二端铁横截面中的最低者明显更低的横截面。第二端铁横截面可以大于或等于柱阵列的柱的每个相应横截面。每个磁体可以在连续柱之间的空间的基本上整个长度上延伸。在第一端铁和第二端铁上可以存在用于保持永磁体的突片。还提供了一种轴向通量马达，该轴向通量马达包括如上所述的永磁体载体，其中柱在径向方向上延伸，并且被取向在相应一对柱之间的方向是圆周方向。另外提供了一种径向通量马达，该径向通量马达包括如上所述的永磁体载体，其中柱在轴向方向上延伸，并且被取向在相应一对柱之间的方向是圆周方向。另外还提供了一种线性马达，该线性马达包括如上所述的永磁体载体，其中柱在基本上垂直于该马达运动方向并且垂直于永磁体载体和电磁体载体之间的气隙的方向上延伸，并且被取向在相应一对柱之间的方向是马达的运动方向。还提供了一种用于电动马达的永磁体载体，该永磁体载体具有：第一端铁；第二端铁；柱阵列，每个柱从第一端铁和第二端铁中的一个朝向第一端铁和第二端铁中的另一者延伸，该柱阵列的连续柱从第一端铁和第二端铁交替延伸以互相交叉，第一端铁和从该端铁延伸的柱由第一单块磁性材料形成，并且第二端铁和从第二端铁延伸的柱由第二单块磁性材料形成；永磁体阵列，该永磁体阵列布置在柱阵列的柱之间，每个永磁体在被取向为在柱阵列的与磁体相邻的相应一对柱之间的方向上被磁化，并且每个柱通过连接部分连接到该柱不从其延伸的端铁。设备和方法的这些方面和其他方面在权利要求书中阐述。附图说明现在将参考附图以示例的方式描述实施方案，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：图1是完整的示例性致动器原型的CAD模型。图2是图1中的示例性致动器的截面视图。图3示出了图1中的示例性致动器的定子和转子的侧视图细节。图4示出了图1中的示例性致动器的整个定子和转子的示意图。图5示出了图1中的示例性致动器的定子和转子的简化示意性截面视图，其中在柱上具有示意性CAD模型线圈。图6示出了线性电机的定子的非限制性简化示例性实施方案。图7示出了图6中的定子的等轴视图。图8示出了图6和图7中的定子的顶视图，其中移除了上绝缘体层。图9示出了图8中的定子的顶视图，其中移除了两个上部相电路。图10是图6至图9的定子的截面视图。图11是图10中所示的横截面的细节视图。图12示出了非限制性示例性线性电机的等轴视图。图13示出了具有内部线路的图12的电机。图14示出了图12的电机，其中移除了上部永磁体载体护铁。图15示出了图14的电机，其中移除了上部永磁体的大部分以及上部永磁体载体板。图16示出了图15的电机，其中移除了所有永磁体并且移除了顶部绝缘板。图17示出了图16的电机，其中移除了电连接器并且移除了顶部间隔层。图18示出了图17的电机，其中移除了顶部相电路导体并且移除了第二绝缘体层。图19示出了图18的电机，其中移除了第二间隔层并且移除了大部分柱。图20示出了图19的电机，其中移除了上部空气芯传感器、第二相电路、结构圆柱形间隔物和其余的柱。图21示出了图20的电机，其中移除了第三相电路和底部间隔层。图22示出了用于轴向通量旋转定子电机的非限制性示例性实施方案的导体电路、柱和灌封化合物环。图23示出了图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动马达的永磁体载体，所述永磁体载体包括：第一端铁；第二端铁；柱阵列，每个柱从所述第一端铁和所述第二端铁中的至少一者朝向所述第一端铁和所述第二端铁中的另一者延伸，所述第一端铁和从所述端铁延伸的所述柱由第一单块磁性材料形成，并且所述第二端铁和从所述第二端铁延伸的所述柱由所述第一单块磁性材料或由第二单块磁性材料形成；永磁体阵列，所述永磁体阵列布置在所述柱阵列的所述柱之间，每个永磁体在被取向为在所述柱阵列的与所述磁体相邻的相应一对柱之间的方向上被磁化；和支撑结构，所述支撑结构限定穿过所述第一端铁的每个相应一对柱之间的第一相应通量路径，以及穿过所述第二端铁的每个相应一对柱之间的第二相应通量路径，所述第一相应通量路径具有第一间隙或第一饱和部分，所述第一饱和部分具有第一相应饱和通量，并且所述第二相应通量路径具有第二间隙或第二饱和通量部分，所述第二饱和通量部分具有第二相应饱和通量，所述磁体与所述柱结合产生总磁通量，所述总磁通量超过所述第一相应饱和通量与所述第二相应饱和通量之和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.11 US 15/235,0881.一种用于电动马达的永磁体载体，所述永磁体载体包括：第一端铁；第二端铁；柱阵列，每个柱从所述第一端铁和所述第二端铁中的至少一者朝向所述第一端铁和所述第二端铁中的另一者延伸，所述第一端铁和从所述端铁延伸的所述柱由第一单块磁性材料形成，并且所述第二端铁和从所述第二端铁延伸的所述柱由所述第一单块磁性材料或由第二单块磁性材料形成；永磁体阵列，所述永磁体阵列布置在所述柱阵列的所述柱之间，每个永磁体在被取向为在所述柱阵列的与所述磁体相邻的相应一对柱之间的方向上被磁化；和支撑结构，所述支撑结构限定穿过所述第一端铁的每个相应一对柱之间的第一相应通量路径，以及穿过所述第二端铁的每个相应一对柱之间的第二相应通量路径，所述第一相应通量路径具有第一间隙或第一饱和部分，所述第一饱和部分具有第一相应饱和通量，并且所述第二相应通量路径具有第二间隙或第二饱和通量部分，所述第二饱和通量部分具有第二相应饱和通量，所述磁体与所述柱结合产生总磁通量，所述总磁通量超过所述第一相应饱和通量与所述第二相应饱和通量之和。2.根据权利要求1所述的永磁体载体，其中，所述柱阵列的连续柱从所述第一端铁和所述第二端铁交替地延伸以互相交叉，每个相应一对柱的所述第一间隙或饱和部分是在所述第一端铁和所述一对柱中从所述第二端铁延伸的柱之间的间隙，并且每个相应一对柱的所述第二间隙或饱和部分是在所述第二端铁与所述一对柱中从所述第一端铁延伸的柱之间的间隙。3.根据权利要求2所述的永磁体载体，还包括支撑元件，所述支撑元件相对于所述第二端铁支撑所述第一端铁。4.根据权利要求3所述的永磁体载体，其中，所述支撑元件包括支撑环，所述支撑环限定用于接收所述柱的凹槽。5.根据权利要求1所述的永磁体载体，其中，所述柱阵列的连续柱交替地从所述第一端铁和所述第二端铁延伸以互相交叉，每个柱利用横截面小于所述柱的连接部分连接到所述端铁，所述每个柱不从所述端铁延伸，每个相应一对柱的所述第一饱和部分和所述第二饱和部分是连接到所述相应一对柱中的所述柱的所述连接部分。6.根据权利要求1所述的永磁体载体，其中，所述柱连接所述第一端铁和所述第二端铁，并且所述端铁限定孔，所述端铁的围绕所述孔的部分是所述饱和部分。7.根据权利要求1所述的永磁体载体，其中，所述柱连接所述第一端铁和所述第二端铁，所述永磁体在与所述柱对齐的方向上具有足以产生超过所述端铁的饱和通量的通量的长度，使得所述端铁的连接在所述柱之间的部分充当所述饱和部分。8.根据权利要求1所述的永磁体载体，其中，所述柱连接所述第一端铁和所述第二端铁，所述永磁体在与所述柱对齐的方向上具有足以产生超过所述柱的饱和通量的通量的长度，使得所述柱充当所述饱和部分。9.根据权利要求7或权利要求8所述的永磁体载体，其中，所述磁体具有的在与所述柱对齐的方向上的磁体长度与在取向在所述相应一对柱之间的所述方向上的磁体宽度的比率大于4/1、5/1、6/1、7/1、8/1、9/1、10/1、11/1、12/1、13/1、14/1、15/1或16/1。10.根据权利要求7或权利要求8所述的永磁体载体，其中，所述柱具有的柱长度与柱宽度的比率大于4/1、5/1、6/1、7/1、8/1、9/1、10/1、11/1、12/1、13/1、14/1、15/1或16/1。11.根据权利要求7至10中任一项所述的永磁体载体，其中，所述柱阵列中的每个柱具有相应的横截面，并且所述第一端铁具有第一端铁横截面，并且每个柱连接到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·B·克拉森，
申请(专利权)人：詹尼斯机器人移动技术加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA