包括具有不同磁畴对准模式的三个磁体装置的永磁体组件制造方法及图纸

描述了一种永磁体组件（360、460），其包括第一侧磁体装置（280a）、第二侧磁体装置（280b）和在两者之间的中心磁体装置（270、470）。中心磁体装置（270、470）具有导致聚焦磁化的磁畴对准方向（375、475）的扩展角分布，该聚焦磁化限定焦点（377）。两个侧磁体装置（280a、280b）仅具有导致平行磁化的单磁畴对准方向（382a、382b）。单磁畴对准方向（382a、382b）相对于由焦点（377）与中心磁体装置（270、470）的主表面（270a）之间的最短距离限定的磁轴线（377a）倾斜。进一步描述了一种具有这种永磁体组件（360、460）的转子组件（150）、一种具有这种转子组件（150）的机电换能器（140）、以及一种具有这种机电换能器（140）的风力涡轮机（100）。种机电换能器（140）的风力涡轮机（100）。种机电换能器（140）的风力涡轮机（100）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有不同磁畴对准模式的三个磁体装置的永磁体组件


[0001]本专利技术涉及具有非均匀磁畴对准模式的永磁体
本专利技术进一步涉及一种用于机电换能器的转子组件，所述转子组件包括至少一个这种永磁体。此外，本专利技术涉及一种包括这种转子组件的机电换能器以及一种包括这种机电换能器的风力涡轮机。

技术介绍

[0002]永磁材料用于多个不同的应用领域中。很可能，在技术上和经济上最重要的应用领域是机电换能器，即电动机和发电机。配备有至少一个永磁体（PM）的电动机通过借助于绕组或线圈产生暂时变化的磁场而将电能转换成机械能。这种暂时变化的磁场与PM的磁场相互作用，从而导致例如转子组件相对于电动机的定子组件进行旋转运动。以物理上互补的方式，发电机（也称为电动发电机（dynamo electrical machine）将机械能转换成电能。
[0003]发电机是用于生成电能的任何发电厂的核心部件。这一点适用于直接捕获机械能的发电厂，例如也被命名为风力涡轮机的水力发电设施、潮汐发电设施和风力发电设施。然而，这一点也适用于这样的发电厂，即，所述发电厂（i）首先使用化学能（例如，来自燃烧的化石燃料或来自核能）以便生成热能，并且（ii）其次借助于适当的热力学过程将生成的热能转换成机械能。
[0004]明显的是，发电机的效率很可能是优化电能生产的最重要因素。对于PM发电机，必不可少的是，由永磁体（PM）产生的磁通量是强的。目前，这很可能可以用烧结稀土磁体来最好地实现，例如使用FeNdB材料组合物。然而，由PM产生的空间磁场分布对发电机效率也有影响。在后一种情况下，使用具有非均匀磁畴对准模式的PM装置或PM布置结构（arrangement）常常是有优势的，所述PM装置或PM布置结构导致有意地不均匀的磁场强度或磁通密度，特别是在转子组件与定子组件之间的气隙中。
[0005]WO 2012/141932 A2公开了PM磁体布置结构，其中不同地磁化的PM被组合成使得实现“磁聚焦”。不同地磁化的PM可安装在例如由铁制成的公共背板上。
[0006]EP 3 276 642 A1公开了一种烧结稀土PM，其具有通过一体地形成或单件式PM本体实现的聚焦磁对准模式。
[0007]EP 2 762 838 A2公开了用于制造PM的设备和方法，其中，在烧结过程期间，施加非均匀的外部磁场以便使PM的不同区域沿不同方向磁化。
[0008]通过恰当的外部磁场还可以产生磁畴对准模式，这些磁畴对准模式在PM本体内形成弯曲的磁化线。
[0009]WO 2009 017430 A1公开了一种磁体装置，其具有非各向同性对准的磁畴以便形成磁畴对准模式，其中，对应的磁化方向的方向跨越磁体装置的在其侧向边缘之间的至少一部分而从至少部分地径向基本上连续地变化到至少部分地切向。
[0010]所有上文提到的已知的PM和PM装置都不容易制造，因为适当的外部非均匀磁场是必要的，以便提供磁畴的恰当对准。
[0011]可能需要提供一种PM组件，其可以容易制造并且在许多应用中有助于改进机电换
能器的效率。

技术实现思路

[0012]根据独立权利要求的主题可满足这种需求。本专利技术的有利实施例由从属权利要求来描述。
[0013]根据本专利技术的第一方面，提供了一种永磁体组件，其包括：中心磁体装置；第一侧磁体装置，其布置在中心磁体装置的第一侧处；以及第二侧磁体装置，其布置在中心磁体装置的第二侧处。所提供的永磁体组件进一步包括以下特征：（a）中心磁体装置夹在第一侧磁体装置与第二侧磁体装置之间。
[0014]（b）中心磁体装置具有导致聚焦磁化的磁畴对准方向的扩展角分布，该聚焦磁化限定焦点，（c）第一侧磁体装置和第二侧磁体装置两者都仅具有导致平行磁化的单磁畴对准方向。
[0015]（d）单磁畴对准方向相对于由焦点与中心磁体装置的主表面之间的最短距离限定的磁轴线倾斜。
[0016]所描述的永磁体（PM）组件是基于以下构思：通过组装三个磁体装置，可以在（i）生产整个PM组件的整体付出、（ii）由PM组件产生的磁通量的强度和（iii）磁聚焦程度之间实现合理的折衷，在所述三个磁体装置中，仅一个磁体装置（即，中心磁体装置）包括导致聚焦磁化的磁畴对准方向的非均匀分布，并且其他磁体装置包括（通常的）平行磁化方向。具体地，仅有必要使用一种比较复杂且难以制造的磁体装置（即，中心磁体装置）以便最终成为对于许多应用而言产生（i）足够强的磁场或磁通量和（ii）磁场（线）或磁通量（线）的期望的空间分布的PM组件。
[0017]术语“由焦点与中心磁体装置的主表面之间的最短距离限定的磁轴线”可特别地意指磁轴线被定向成垂直于中心磁体装置的主表面（的平面），并且焦点位于磁轴线上。在这方面，磁轴线可被视作对应于聚焦光学元件（例如，折射透镜）的光轴。在该文件中，术语“磁畴对准方向”也可被称为相应磁体装置的块体内的磁化方向。
[0018]应指出，中心磁体装置的聚焦可能并不完美。因此，磁畴对准方向的扩展角分布可能不产生精确或清晰的焦点，而是围绕期望的精确或清晰焦点产生（分布式）焦点区域。
[0019]根据本专利技术的实施例，磁轴线是中心磁体装置的对称轴线，其中，对称性由中心磁体装置的空间形状和尺寸和/或由磁畴对准方向的扩展角分布给出。
[0020]以对称方式构造中心磁体装置可提供以下优势：与非对称构型相比，中心磁体装置可以用已知的过程和设备比较容易地制造，以例如在烧结过程期间使中心磁体装置不均匀地磁化。
[0021]根据本专利技术的进一步实施例，磁轴线是整个永磁体组件的对称轴线，其中，对称性由整个永磁体组件的空间形状和尺寸和/或由磁畴对准方向的整体分布给出。
[0022]描述性地说，整个PM组件的所描述的对称性可意指两个（外）侧磁体装置关于对称轴线彼此镜像对称。这一点可适用于两个侧磁体装置的空间形状和尺寸和/或两个侧磁体装置的单磁畴对准方向。这可提供以下优势：可以以比较简单和有效的方式来设计和实现所描述的PM组件。
[0023]在优选构型中，两个侧磁体装置是相同的类型。因此，为了构建所描述的PM组件，仅两种不同类型的磁体装置是必要的，即，聚焦的中心磁体装置和（成双使用的）非聚焦的侧磁体装置。当组装PM组件时，两个侧磁体装置中的一个与两个侧磁体装置中的另一个相比可简单地以反向的方式定向。
[0024]在该文件中，术语“磁畴对准方向的整体分布”可指代磁体组件的所有磁体装置的或在磁体组件的所有磁体装置内的磁畴对准分布，该磁体组件包括中心磁体装置和两个侧磁体装置。如果磁体组件包括附加磁体装置，则“磁畴对准方向的整体分布”还可包括这些附加磁体装置中的磁畴对准磁化方向的分布。
[0025]所描述的镜像对称的PM组件可提供以下优势：与其中仅中心磁体装置是对称的而两个外侧磁体装置的整体是不对称的PM组件相比，它可以甚至更容易地设计和制造。
[0026]根据本专利技术的进一步实施例，中心磁体装置、第一侧磁体装置和第二侧磁体装置中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种永磁体组件（360、460），其包括：中心磁体装置（270、470）；第一侧磁体装置（280a），其布置在所述中心磁体装置（270、470）的第一侧处；以及第二侧磁体装置（280b），其布置在所述中心磁体装置（270、470）的第二侧处；其中
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所述中心磁体装置（270、470）夹在所述第一侧磁体装置（280a）和所述第二侧磁体装置（280b）之间，
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所述中心磁体装置（270、470）具有导致聚焦磁化的磁畴对准方向（375、475）的扩展角分布，所述聚焦磁化限定焦点（377），
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所述第一侧磁体装置（280a）和所述第二侧磁体装置（280b）两者都仅具有导致平行磁化的单磁畴对准方向（382a、382b），并且
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所述单磁畴对准方向（382a、382b）相对于由所述焦点（377）与所述中心磁体装置（270、470）的主表面（270a）之间的最短距离限定的磁轴线（377a）倾斜。2.根据前一权利要求所述的永磁体组件（360、460），其中所述磁轴线（377a）是所述中心磁体装置（270、470）的对称轴线，其中，对称性由所述中心磁体装置（270、470）的空间形状和尺寸和/或由磁畴对准方向（375、475）的所述扩展角分布给出。3.根据前一权利要求所述的永磁体组件（360、460），其中所述磁轴线（377a）是整个永磁体组件（360、460）的对称轴线，其中，对称性由所述整个永磁体组件（360、460）的空间形状和尺寸和/或由磁畴对准方向（375、382a、382b）的整体分布给出。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的永磁体组件（360、460），其中所述中心磁体装置（270、470）、所述第一侧磁体装置（280a）和所述第二侧磁体装置（280b）中的至少一者形成为单磁体件。5.根据前述权利要求1至3中任一项所述的永磁体组件，其中所述中心磁体装置（570、670）、所述第一侧磁体装置和所述第二侧磁体装置中的至少一者包括至少两个磁体件（571、572、671、672）。6.根据前一权利要求所述的永磁体组件，其中所述两个磁体件（571、572、671、672）彼此直接邻接抵靠。7.根据前述权利要求中任一项所述的永磁体组件（360、460），其中所述中心磁体装置（570、670）、所述第一侧磁体装置（280a）和所述第二侧磁体装置（280b）中的至少一者是烧结磁体，特别是包括NdFeB的烧结磁体。8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的永磁体组件（360），其中磁畴对准方向（375）的所述扩展角分布包括直线（375a）。9.根据前述权利要求1至7中任一项所述的永磁体组件（460），其中磁畴对准方向（475）的所述扩展角分布包括弯曲的磁畴对准线（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
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：