一种电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种磁极布置，包括沿纵向延伸的旋转轴线X背靠背布置的多个磁极组件。每个磁极组件将磁通提供给气隙G。每个磁极组件包括一个或多个磁极片和两个磁通部件。第一磁通部件由以周向延伸阵列布置的多个轴向位移的轴向磁化的磁铁提供。第二磁通部件由围绕旋转轴线X周向间隔的多个周向磁化磁铁提供。

A motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种电动机
本专利技术涉及旋转电动机，特别地但不限于径向磁场电动机和用于此类电动机的转子布置，该转子布置将产生的磁通聚焦，并且能够允许多个转子组件的轴向堆叠。
技术介绍
在采用磁铁作为激励源的旋转电动机转子中的磁通聚焦可以通过使用各种磁路布置(拓扑、设计)来实现。磁通聚焦的目的是在定子与转子之间的气隙中实现高磁通密度，甚至可能高于磁铁的剩余磁通密度。BoulderWindPower公司的(US2016247616(A1):2016-08-25)介绍了几种不同的利用了磁通聚焦的概念的磁铁和极片布置，可将其纳入各种电动机拓扑中。传统地，径向磁场电动机的磁通聚焦是使用嵌入在层叠电工钢制的转子中的一个或多个磁铁阵列来实现的。众所周知的实际实现方式是轮辐或V型转子拓扑，其中连续的磁铁被磁化，使得它们彼此极性相对。在轮辐布置中，磁铁沿周向磁化，而在V型转子中，离开磁铁的磁通具有周向和径向分量。为了限制磁通泄漏并进一步提高气隙磁通密度，可以在两种拓扑结构中添加径向方向磁化的附加磁铁。径向聚焦磁通的转子示例公开于：美登沙电气制造有限公司(MeidenshaElectricMfgCo.Ltd)(JP2016082733(A)：2016-05-16)、沃尔夫冈沃尔克朗(WolfgangVolkrodt)(US4127786(A)：1978-11-28)、三星电子有限公司(SamsungElectronicsCo.Ltd)。(US2014375162(A1)：2014-12-25)和JTEKT集团(JP2017055493(A)：2017-03-16)。虽然轮辐型拓扑是一维磁通聚焦的示例，其中磁铁只提供周向方向的磁通，而V型转子可以看作是二维聚焦，因为磁铁提供周向和径向方向的磁通。二维磁通聚焦也可以通过将周向磁化的磁铁阵列与沿转子旋转轴线的方向磁化的磁铁(轴向磁化磁铁)阵列组合来实现。由K.Atalah和J.Wang公开了这一概念(一种具有轴向和周向磁化永磁铁的转子(Arotorwithaxiallyandcircumferentiallymagnetizedpermanentmagnets,IEEETransactionsonMagnetics)，IEEE磁学事务(IEEETransactionsonMagnetics)，2012年11月)。由两个阵列的磁铁产生的磁通由磁极片引导向电动机气隙。因为磁通以周向和轴向方向进入磁极片并沿径向方向离开磁极片，所以磁通路径明显是三维的。相似的，磁端板(为由轴向磁化磁铁生成的磁通提供返回路径)以三维方式引导磁通。由K.Atalah和J.Wang(一种具有轴向和周向磁化永磁铁的转子(Arotorwithaxiallyandcircumferentiallymagnetizedpermanentmagnets,IEEETransactionsonMagnetics)，IEEE磁学事务(IEEETransactionsonMagnetics)，2012年11月)示出，针对二维磁通聚焦布置，当转子轴向长度较短时，在气隙中的磁通密度最高。这是因为来自轴向磁场的贡献。针对许多应用，要求转子具有小外径和高轴向长度(例如，如果需要低惯性)。本专利技术介绍了用于电动机转子的三维磁通聚焦的概念。在电动机转子极片中的磁场是由磁通源激励的，磁通源在全部三个方向上提供磁通，从而实现三维磁通聚焦。本文档公开了各种三维聚焦布置的具体实施方式。由于三维磁通聚焦，所以气隙磁通密度可以远高于在转子中所采用的磁铁的剩余磁通密度，从而使低成本、低剩余磁通密度的非稀土磁铁的使用成为可能。此外，磁通源可以防止磁通在它们的相应的方向上从磁极片泄漏，因为磁通源会主动地反对磁通泄漏。在磁通通过转子轮毂/轴(其中转子轮毂/轴通常需要由非磁性和潜在地昂贵材料制成)径向方向泄漏的情况下，这尤其有益。三维磁通聚焦通过最小化径向磁通泄漏来消除该问题。由于极片和转子毂可以由相同的磁性材料制成，因此也可以作为单个主体来被制造，从而减少在组件中的部件数量。还示出了如何使用单片磁铁在所有三个方向上提供磁通，从而有益于显著减少待组装和约束的部件数量。在本文档中展示的三维磁通聚焦和轴向叠加的概念使得即使在使用弱磁通源的情况下，能够在装配有该转子的电动机中实现高气隙磁通密度。因此，可以采用低成本的永磁体(诸如铁氧体)，而不是目前普遍存在的高性能稀土永磁体(这些永磁体受到供应链问题的困扰，而且价格要贵得多)。使用该概念的电动机示出实现与基于稀土的电动机类似的效率和功率密度的潜力，并且改善性能超越当前最先进的(SoA)非稀土技术。因此，所展现的转子技术特别适用于要求高性能、低成本和鲁棒性的应用。此外，铁氧体磁铁的稳定供应能够实现相对低风险的大批量生产。由于所有这些优点，本专利技术具有加速环保技术的广泛应用的潜力。最有可能受益于本专利技术的应用是减少排放的或零排放汽车牵引和可再生能源发电。本专利技术公开了在转子磁极周围的所有三个维度中聚焦磁通，以改善通过磁极的磁通密度，从而改善转子的性能的概念。该概念通过使用新颖的磁铁拓扑或磁铁阵列来实现，使得当放在一起时，在转子的周向、轴向以径向方向上提供磁通，并将聚焦通过转子的磁极的磁通。本专利技术还公开了一种在不影响性能的情况下减小转子径向尺寸，并潜在地提高所生成的扭矩的方法。这种方法涉及在转子的轴向方向上磁通聚焦单元的堆叠。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，一种磁极装置具有纵向延伸的旋转轴线X并且包括沿所述纵向延伸的旋转轴线X背靠背布置的多个磁极组件。每个磁极组件将磁通提供给气隙G。每个磁极组件可以包括一个或多个磁极片和两个磁通部件。每个磁极片可以包括第一轴向面、第二轴向面、第一周向面、第二周向面、径向内表面和径向外表面。所述第一磁通部件可以包括轴向位移的轴向磁化磁铁的多个第一轴向位移的轴向磁化磁铁和第二轴向位移的轴向磁化磁铁。所述轴向磁化磁铁具有北侧N和南侧S，所述轴向磁化磁铁可以与所述一个或多个磁极片的相应第一轴向面和第二轴向面相邻的相应的周向延伸阵列。所述第二磁通部件可以包括多个周向磁化磁铁。每个具有北侧N和南侧S的多个周向磁化磁铁可以相对于彼此围绕所述轴线X周向间隔。周向磁化磁铁可以与每个磁极片的相应的第一周向面和相应的第二周向面相邻。根据本专利技术的另一方面，每个磁极组件可以包括第一周向和径向延伸的磁性板以及第二周向和径向延伸的磁性板。所述第一板可以在相应的第一周向延伸的轴向磁化磁铁之间接触和延伸。所述第二板可以在相应的第二周向延伸的轴向磁化磁铁之间接触和延伸。所述第一极组件的第一板也可以形成相邻的下一个极组件的第二板。磁极布置还可以包括多个第三磁通部件。每个第三磁通部件可以包括具有北侧N和南侧S的径向磁化磁铁，并且第三磁通部件都可以被提供为与磁极片的所述相应的径向内表面或所述相应的径向外表面相邻。磁极布置还可以包括附接到所述径向磁化磁铁的铁磁管。所述第一磁通部件中的每个第一磁通部件可以包括多个轴向磁化的周向间隔的中心磁铁和多个周向磁化的周向间隔的侧磁铁。其中，所述中心磁铁和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁极装置(300)，具有纵向延伸的旋转轴线X，所述磁极装置(300)包括沿所述纵向延伸的旋转轴线X背靠背布置的多个磁极组件(110)，并且每个磁极组件将磁通提供给气隙(G)，其中每个磁极组件(110)包括一个或多个磁极片(30)和两个磁通部件(40、50)，其中：/n每个磁极片(30)包括第一轴向面(32A)、第二轴向面(32B)、第一周向面(34A)、第二周向面(34B)、径向内表面(36A)以及径向外表面(36B)，其中：/n所述第一磁通部件(40)包括轴向位移的轴向磁化磁铁(40)的多个第一轴向位移的轴向磁化磁铁(40A)和第二轴向位移的轴向磁化磁铁(40B)，所述轴向位移的轴向磁化磁铁(40)具有北侧N和南侧S，并且所述轴向位移的轴向磁化磁铁(40)被布置成与所述一个或多个磁极片(30)的相应的第一轴向面(32A)和第二轴向面(32B)相邻的相应的周向延伸阵列；以及/n所述第二磁通部件(50)包括多个周向磁化磁铁(50)，每个周向磁化磁铁(50)具有北侧N和南侧S，并且所述多个周向磁化磁铁(50)相对于彼此围绕所述轴线X周向间隔，并且所述多个周向磁化磁铁(50)分别位于与每个磁极片(30)的相应的第一周向面(34A)和相应的第二周向面(34B)相邻。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 GB 1717871.61.一种磁极装置(300)，具有纵向延伸的旋转轴线X，所述磁极装置(300)包括沿所述纵向延伸的旋转轴线X背靠背布置的多个磁极组件(110)，并且每个磁极组件将磁通提供给气隙(G)，其中每个磁极组件(110)包括一个或多个磁极片(30)和两个磁通部件(40、50)，其中：
每个磁极片(30)包括第一轴向面(32A)、第二轴向面(32B)、第一周向面(34A)、第二周向面(34B)、径向内表面(36A)以及径向外表面(36B)，其中：
所述第一磁通部件(40)包括轴向位移的轴向磁化磁铁(40)的多个第一轴向位移的轴向磁化磁铁(40A)和第二轴向位移的轴向磁化磁铁(40B)，所述轴向位移的轴向磁化磁铁(40)具有北侧N和南侧S，并且所述轴向位移的轴向磁化磁铁(40)被布置成与所述一个或多个磁极片(30)的相应的第一轴向面(32A)和第二轴向面(32B)相邻的相应的周向延伸阵列；以及
所述第二磁通部件(50)包括多个周向磁化磁铁(50)，每个周向磁化磁铁(50)具有北侧N和南侧S，并且所述多个周向磁化磁铁(50)相对于彼此围绕所述轴线X周向间隔，并且所述多个周向磁化磁铁(50)分别位于与每个磁极片(30)的相应的第一周向面(34A)和相应的第二周向面(34B)相邻。


2.根据权利要求1所述的磁极装置(300)，其中每个磁极组件(10)包括第一周向和径向延伸磁板(100A)以及第二周向和径向延伸磁板(100B)，所述第一板(100A)在相应的第一周向延伸的轴向磁化磁铁(40A)之间接触并延伸，所述第二板(100B)在相应的第二周向延伸的轴向磁化磁铁(40B)之间接触并延伸。


3.根据权利要求2所述的磁极装置(300)，其中第一极组件(10)的所述第一板(100A)也形成相邻的下一个极组件(110)的所述第二板(100B)。


4.根据权利要求1所述的磁极装置(300)，还包括多个第三磁通部件(60)，每个第三磁通部件(60)包括具有北侧N和南侧S的径向磁化磁铁，并且每个第三磁通部件(60)被提供为与所述磁极片(30)的所述相应的径向内表面(36A)相邻、或与所述磁极片(30)的所述相应的径向外表面(36B)相邻。


5.根据权利要求4所述的磁极装置(300)，还包括附接至所述径向磁化磁铁60的铁磁管101。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁极装置(300)，其中所述第一磁通部件(40A、40B)中的每个第一磁通部件包括多个轴向磁化的周向间隔的中心磁铁(97F或97S)和多个周向磁化的周向间隔的侧磁铁(98F、98S)，并且其中所述中心磁铁(97F或97S)和相应的侧磁铁(98F、98S)以Halbach阵列被布置。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁极装置(300)，其中在每个磁极组件(110)中的周向相邻极片(30)以南北磁极交替被布置。


8.根据权利要求7所述的磁极装置(300)，其中在每个磁极组件(110)...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·克梅利塞克，A·戈尔，
申请(专利权)人：诺迈士科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB