用于制造包括扩散磁通线的磁通聚焦永磁体的模具和方法技术

描述了一种用于制造永磁体的模具。模具包括：包括第一弯曲表面的第一模具部分；包括第二弯曲表面的第二模具部分，其中第一模具部分和第二模具部分由铁磁材料制成。模具还包括具有模制室的第三模具部分，其中第三模具部分布置在第一模具部分和第二模具部分之间，并且其中第一模具部分和第二模具部分由相对于第三模具部分不同的材料制成。第一弯曲表面和第二弯曲表面形成为使得通过第一模具部分、第二模具部分和第三模具部分的磁通量被导引成使得在模制室中可产生扩散磁通量。此外，描述了一种用于制造这种磁体的系统、一种用于制造永磁体的方法、一种已利用这种方法制造的永磁体。此外，描述了一种机电换能器和一种包括这种永磁体的风力涡轮机。磁体的风力涡轮机。磁体的风力涡轮机。

【技术实现步骤摘要】
用于制造包括扩散磁通线的磁通聚焦永磁体的模具和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于制造永磁体的模具。此外，本专利技术涉及一种用于制造永磁体的系统、一种用于制造永磁体的方法、一种用所描述的方法制造的永磁体、和一种机电换能器以及一种包括至少一个这种永磁体的风力涡轮机。

技术介绍

[0002]永磁材料用于多个不同的应用领域中。可能在技术上和经济上最重要的应用领域是机电换能器，即，电动马达和发电机。配备有至少一个永磁体的电动马达通过借助于绕组或线圈产生临时变化的磁场而将电能转换成机械能。该临时变化的磁场与永磁体的磁场相互作用，从而导致例如电动马达的转子组件相对于电动马达的定子组件进行旋转运动。以物理上互补的方式，发电机将机械能转换成电能。
[0003]发电机是任何发电厂的用于产生电能的核心部件。这适用于直接捕获机械能的发电厂，例如水力发电设备、潮汐发电设备以及也被命名为风力涡轮机的风力发电设备。
[0004]发电机的效率可能是用于优化电能产生的最重要因素。在永磁体电机（包括用于直驱式风力涡轮机的发电机）中，通过由永磁体产生的气隙磁通密度来确定扭矩/功率产生。已知的是，可通过利用磁通聚焦式永磁体来增加磁通量并因此增加扭矩。
[0005]磁通聚焦提供了气隙磁通密度的大幅增加，从而导致机电换能器（诸如，用于直驱式风力涡轮机的发电机）的更高转矩/功率。
[0006]已知的是，可通过使用具有较高磁体等级的磁体来增加气隙磁通密度。然而，还已知的是，对于增加磁体的磁体等级存在物理和技术限制。增加气隙磁通密度的另一通常已知的方式是使所使用的磁体更厚。然而，还已知的是，存在其中增加变得饱和的界限。这与增加的成本有关，因为需要更多的磁性材料。
[0007]可能存在提供模具和方法的需求，所述模具和方法允许以有效的方式制造永磁体，特别是磁通聚焦式永磁体。

技术实现思路

[0008]这种需求可通过根据独立权利要求的主题来满足。本专利技术的有利实施例由从属权利要求描述。
[0009]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制造永磁体的模具，所述永磁体特别是磁通聚焦式永磁体。模具包括：（a）第一模具部分，其包括具有第一半径的第一弯曲表面；（b）第二模具部分，其包括具有第二半径的第二弯曲表面，其中，第一模具部分和第二模具部分由铁磁材料制成。模具还包括：（c）具有模制室的第三模具部分，其中，该第三模具部分布置在第一模具部分和第二模具部分之间。第一模具部分和第二模具部分由相对于第三模具部分不同的材料制成，并且第一弯曲表面和第二弯曲表面形成为使得通过第一模具部分、第二模具部分和第三模具部分的磁通量被导引成使得在模制室中可产生扩散磁通量。
[0010]所描述的设备基于以下理念：通过选择铁磁的第一模具部分的第一弯曲表面以及
铁磁的第二模具部分的第二弯曲表面的适当的几何形状，特别是适当的半径，模制室中及因此所得的磁通聚焦式永磁体中的磁通量是经调适的扩散磁通量。因此，可直接地且成本有效地制造具有实现磁通聚焦的磁性质的磁通聚焦式永磁体。附加地，根据本专利技术的模具可放置在可以以通常已知的方式提供的磁场中。
[0011]形成第一模具部分和第二模具部分的所提到的铁磁材料可以是低碳钢或铁钴合金。可理解的是，第一模具部分和第二模具部分也可由不同的铁磁材料制成。然而，第一模具部分和第二模具部分优选地由相同的铁磁材料制成。通过提供由相同的铁磁材料制成的第一模具部分和第二模具部分，可精确调节模制室中的所得的扩散磁通量。然而，可理解的是，第一模具部分和第二模具部分可由不同的铁磁材料制成。
[0012]所提到的第一半径和第二半径彼此不同。特别地，根据本专利技术的一个示例性实施例，第一半径小于第二半径。
[0013]所提到的第三模具部分由与第一模具部分和第二模具部分不同的材料制成。换句话说，第三模具部分的材料必须是与第一模具部分和第二模具部分的材料中的每一者不同的材料。通过提供由与第一模具部分和第二模具部分不同的材料制成的第三模具部分，可充分地区分和限定第一弯曲表面和第二弯曲表面。
[0014]所提到的模制室由在第三模具部分内部的中空空间形成。根据本专利技术，模制室与第三模具部分的限制部/外表面中的每一者间隔开。换句话说，模制室远离第一模具部分和第二模具部分中的每一者。
[0015]所提到的扩散磁通量使得在模制室中提供磁通线的扩散角分布。
[0016]磁通线的扩散角分布可特别用于在模制室中所模制的永磁体块内引起磁通线的扩散角分布，其可导致磁通聚焦式永磁体块的聚焦磁化。由此，在永磁体块的主体外部，可限定磁聚焦点或至少磁聚焦区域。与分别在该聚焦点或聚焦区域外部的点或区域相比，在该点中或在该区域中，由相应的磁通聚焦式永磁体引起的磁通密度增加。
[0017]通过设计发电机使得聚焦点或聚焦区域分别位于定子组件和转子组件之间的气隙内，可以显著地增加可以由发电机产生的电功率。
[0018]根据本专利技术的示例性实施例，第二模具部分是半圆形部分。附加地或替代地，第一模具部分的第一弯曲表面是半圆形表面。因此，第一模具部分具有半圆形开口，第三模具部分和第二模具部分至少部分地放置在该半圆形开口中。
[0019]根据本专利技术的示例性实施例，第三模具部分包括：第三表面，其是弯曲的并且具有对应于第一弯曲表面的第一半径的第三半径；以及与第三表面相对的另外的第三表面，其中，该另外的第三表面是弯曲的并且具有对应于第二弯曲表面的第二半径的另外的第三半径。此外，第三模具部分的第三表面联接到第一模具部分的第一弯曲表面，并且第三模具部分的另外的第三表面联接到第二模具部分的第二弯曲表面。
[0020]通过提供对应于第一弯曲表面的形状的第三表面的形状、以及对应于第二弯曲表面的另外的第三表面的形状，可形成对应于第一模具部分和第二模具部分的形状的第三模具部分的外部形状。因此，在其中磁性材料在模制室内部被压实的压实步骤期间，可应用于模制室内部的磁性材料的压实力可被均匀地分布，因为第一模具部分和第二模具部分之间的整个空间填充有第三模具部分并因此填充有第三模具部分的材料。因此，压实力可均匀地分布在整个第一弯曲表面和整个第二弯曲表面上。
[0021]根据本专利技术的另外的实施例，第一弯曲表面包括具有第一中心的第一曲率圆，并且第二弯曲表面包括具有第二中心的第二曲率圆，其中，第一中心和第二中心之间的中心距离被调适成使得可调节模制室中的扩散磁通量的对准（或密度）。
[0022]根据本专利技术，第一曲率圆的半径对应于第一弯曲表面的第一半径，并且第二曲率圆的半径对应于第二弯曲表面的第二半径。
[0023]第一曲率圆的中心以及第二曲率圆的第二中心两者都定位在模具的延伸穿过第一模具部分、第二模具部分和第三模具部分的对称轴线（也表示为磁轴线）上。根据本专利技术的示例性实施例，第一中心和第二中心沿对称轴线彼此远离。换句话说，在第一中心和第二中心之间给出了中心距离。
[0024]第一中心和第二中心两者在第二部分内部均位于对称轴线上。第一中心定位在比第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造永磁体（350、450、550）的模具（660、760），所述永磁体特别是磁通聚焦式永磁体（350、450、550），所述模具（660、760）包括：第一模具部分（661），其包括具有第一半径（671）的第一弯曲表面（681）；第二模具部分（662），其包括具有第二半径（672）的第二弯曲表面（682）；其中，所述第一模具部分（661）和所述第二模具部分（662）由铁磁材料制成，以及第三模具部分（663），其具有模制室（664）；其中，所述第三模具部分（663）布置在所述第一模具部分（661）和所述第二模具部分（662）之间；其中，所述第一模具部分（661）和所述第二模具部分（662）由相对于所述第三模具部分（663）不同的材料制成；其中，所述第一弯曲表面（681）和所述第二弯曲表面（682）形成为使得通过所述第一模具部分（661）、所述第二模具部分（662）和所述第三模具部分（663）的磁通量被导引成使得在所述模制室（664）中能够产生扩散磁通量。2.根据权利要求1所述的模具（660、760），其中，所述第三模具部分（663）包括：第三表面（683），其是弯曲的并且具有对应于所述第一弯曲表面（681）的所述第一半径（671）的第三半径；以及与所述第三表面（683）相对的另外的第三表面（684）；其中，所述另外的第三表面（684）是弯曲的并且具有对应于所述第二弯曲表面（682）的所述第二半径（672）的另外的第三半径；其中，所述第三模具部分（663）的所述第三表面（683）联接到所述第一模具部分（661）的所述第一弯曲表面（681），并且所述第三模具部分（663）的所述另外的第三表面（684）联接到所述第二模具部分（662）的所述第二弯曲表面（682）。3.根据权利要求1或2所述的模具（660、760），其中，所述第一弯曲表面（681）包括具有第一中心（685）的第一曲率圆；其中，所述第二弯曲表面（682）包括具有第二中心（686）的第二曲率圆；其中，所述第一中心（685）和所述第二中心（686）之间的中心距离（687）被调适成使得能够调节所述模制室（664）中的所述扩散磁通量的对准。4.根据权利要求1至3中任一项所述的模具（660、760），其中，所述第一半径（671）和所述二半径（672）的比率被调适成使得能够调节所述模制室（664）中的所述扩散磁通量的对准。5.根据权利要求1至4中任一项所述的模具（660、760），其中，所述第三模具部分（663）由硬度高于400 HV的金属制成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的模具（660、760），其中，所述模制室（664）包括：第一侧表面（665），其面向所述第一模具部分（661）的所述第一弯曲表面（681）；以及第二侧表面（667），其与所述第一侧表面（665）相对；其中，所述模制室（664）定位在所述第三模具部分（663）中，使得所述第一侧表面（665）的定位成最靠近所述第一模具部分（661）的所述第一弯曲表面（681）的两个相对拐角中的每一者到所述第一弯曲表面（681）的距离在4 mm到10 mm的范围内，和/或
使得所述第二侧表面（667）的定位成最靠近所述第二模具部分（662）的所述第二弯曲表面（682）的位置到所述第二模具部分（662）的所述第二弯曲表面（682）的距离在4 mm到10 mm的范围内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的模具（660、760），其中，所述模制室（664）包括：第一侧表面（665），其面向所述第一模具部分（661）的所述第一弯曲表面（681）；以及第二侧表面（667），其与所述第一侧表面（665）相对；并且其中，所述第一侧表面（665）是第一弯曲侧表面，和/或所述第二侧表面（667）是第二弯曲侧表面；其中，所述第一弯曲侧表面和/或所述第二弯曲侧表面被设...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z阿扎，HJ托加德，AC乌尔达，D易，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：