根据一个实施例，本发明专利技术提供一种用于具有转子铁心（１８）的电机中的磁性组件（２０）。所述磁性组件包括一个磁性元件（４０），所述磁性元件具有顶面（５２）、底面和位于顶面和底面之间的至少一个侧面（４４），其中所述磁性元件的底面可连接至转子铁心的周边表面。所述磁性组件还包括设置在磁性元件顶面上的铁磁层。所述磁性组件进一步包括一个至少部分外接磁性元件的至少一个侧面的导电元件（４２）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及电机比如多磁极、低额定频率的大型电机中由永磁材料制成的磁性元件，且更具体而言，本专利技术涉及保护这些磁性元件不被退磁的系统和方法。
技术介绍
电机如马达和发电机一般都包括一个设置在定子内的转子。在同步永磁马达或发电机中，所述转子上通常带有磁性元件。这些磁性元件有利于将电能转换成动能，反之亦然。例如，在发电机中，就是通过在定子绕组中感应电压和电流，从而将转子旋转的动能转化成电能。在发生故障如短路时，所述转子中的磁性元件就处于强退磁磁场中。也就是说，故障状态常常会产生与磁性元件自身的磁场相反的磁场。不幸的是，这种新产生的磁场例如会对磁性元件产生退磁作用。尤其是磁性元件的边缘对平行于磁体磁化方向(通常为径向)的磁通分量的减少很敏感，这将导致产生磁化损失。实际上，一旦磁通量下降超过某个程度时将会导致磁性元件被不可逆退磁。不可逆退磁将会降低电机的功率和扭矩，从而不得不把电机拆开对磁性元件重新进行磁化以使电机回复到初始状态。因此，不可逆退磁会增加电机的停机时间，也会增加重新磁化的成本。总之，不可逆退磁一般是所不希望的。过去，人们通过在转子周向上布置导电的非铁磁性材料如铜合金或铝合金，来进行退磁保护。这种覆盖屏蔽有利于产生一个与故障生成的磁场相反的磁场，从而保护磁性元件不被退磁。覆盖屏蔽要想有效，其厚度必须与额定频率下的趋肤深度相当。对于低频(例如＜15Hz)电机而言，覆盖屏蔽的厚度可能是不可接受的。不幸的是，由于传统屏蔽罩是非铁磁性的，所以磁性元件与定子绕组之间的有效空气隙距离增大了。也就是说，磁性元件的磁通不能充分地穿过非磁性覆盖屏蔽，由此降低了电机的总体性能。实际上，传统覆盖屏蔽要求增加磁体厚度(也就是磁化轴线方向上的长度)，增加总的磁体质量，这样，例如为了达到预期的空气隙磁通密度和电机性能，成本提高了。另一种在短路时降低退磁风险的传统方法是设计出相对较厚的磁性元件，这样磁体在一条较陡的负载线上进行工作，同时处于高磁通密度状态。不幸的是，这要消耗较多的磁体材料，增加了成本。因此，虽然这种高成本的方法被广泛采用，但其通常成本很高，在对成本敏感的应用场合是不理想的。所以，所需要的是经过改进的保护电机中磁性元件不被退磁的系统和方法，所述电机尤其是在多磁极、通常的工作频率(例如60Hz或更小)的电机中。
技术实现思路
简要地说，根据一个实施例，本专利技术提供一种用于具有转子铁心的电机中的磁性组件。所述磁性组件包括一个磁性元件，所述磁性元件具有顶面、底面和位于顶面和底面之间的至少一个侧面，其中所述磁性元件的底面可连接至转子铁心的周边表面。所述磁性组件还包括设置在磁性元件顶面上的铁磁层。所述磁性组件进一步包括一个外接磁性元件的导电元件。根据本专利技术的一个方面，本专利技术还提供了一种生产用于电机转子组件中的磁性组件的方法。所述方法包括提供一个具有顶面、底面和在顶面和底面之间延伸的至少一个侧面的磁性元件。所述方法包括在磁性元件的顶面上设置铁磁层。所述方法进一步包括设置一个外接所述磁性元件的导电元件。附图说明下面，结合附图并通过对本专利技术的详细描述，将能够更清楚地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优点，在附图中使用相似的附图标记表示相似的部件，其中图1是根据本专利技术的一个典型实施例的电机转子组件的局部透视图；图2是根据本专利技术的一个典型实施例的磁性组件的分解透视图；图3是具有定子和转子的电机的局部剖视图，由图中可以看到每一槽每一相的磁极分数；图4A是现有技术的三极磁通图(three pole flux diagram)，从图中可以看到在出现峰值短路故障电流的瞬间，磁通线在磁体组件上的分布情况；图4B是根据本专利技术的一个实施例的三极磁通图，从图中可以看到在出现峰值短路故障电流的瞬间，磁通线在磁体组件上的分布情况；图5A是图4A所示的三极磁通图从电角度为360度处开始的沿磁体表面的磁通密度的径向分量(磁体沿径向进行磁化)的曲线图；图5B是根据本专利技术的一个实施例的图4B所示的三极磁通图从电角度为360度处开始的沿磁体表面的磁通密度的径向分量的曲线图；图6是根据本专利技术的一个典型实施例的另一种电机转子组件的分解透视图；图7是根据本专利技术的一个实施例的带有嵌在磁极帽内的导电环的磁性组件的前剖视图；图8是根据本专利技术的一个实施例的带有嵌在磁极帽内的导电环的另一种磁性组件的前剖视图；图9是根据本专利技术的多个方面的生产电机转子组件的一种典型方法的流程图。具体实施例方式首先，对下面的说明书和权利要求书中出现的用语“或”的定义旨在是包含性的“或”。也就是说，用语“或”不是旨在两种相互排它的可选方案之间进行区分。而是，当使用“或”来连接两个元素时，用语“或”应当被定义为包括一个元素自身、另一个元素自身以及所述两个元素的排列组合。例如，对术语“A”或“B”的解释包括“A”本身、“B”本身以及两者的任何一种组合，如“AB”和/或“BA”。本专利技术主要是保护磁性元件不受到那些电机中常见的退磁因素的影响。然而，本专利技术具有诸多优点，不应当将本专利技术视为限于下面描述的具体实施例。实际上，下面作为实施例具体讨论的磁性元件可在多种应用如绝大部分的马达、发电机中得到使用。图1是根据本专利技术的一个典型实施例的转子组件14的局部透视图。所述典型转子组件14包括转子铁心18和转子框架19。转子铁心18的外周表面32上有一系列沿周向环绕转子铁心18的磁性组件20。使用由非铁磁性材料如芳纶制成的楔子34将这些磁性组件20固定在转子铁心上。当然，楔子34也可由其他各种合适的材料制成。楔子34包括安装孔36，在组装时，安装孔36对准转子铁心18上的安装孔38。安装孔36或安装孔38可被攻丝以形成螺纹或设置有螺纹嵌片从而通过安装螺栓将磁性组件安装在转子铁心18上。实际上，为了在二者之间形成紧密配合，楔子34和磁性组件可具有相对应的剖面。图2是根据本专利技术的一个典型实施例的磁性组件20的分解透视图。磁性组件20包括如前面所述的产生磁通量的磁性元件40。典型地，磁性元件40可通过将硬磁材料置于强磁场中而形成，这样就使磁性材料保持住其磁场生成性能，由此形成了一般所称的永磁体。但是，如前面所述，由电枢电流所产生的与磁性元件所产生的磁场方向相反的磁场则会对磁性元件进行退磁，尤其是在发生短路故障时。例如，定子组件22中发生短路就会突然产生一个与磁性元件40的磁场方向相反的瞬时磁场。为了使所述磁性元件不受这种退磁磁场的影响，典型的磁性组件包括导电元件或者是外接每个磁性元件40的导电环42。每个导电环42包括至少一个有效回路。导电环42可由铜、铝、或其任意的组合或含有一种或多种所述元素的合金制成。导电环42的横截面可以是圆形或多边形。如图所示，导电环42外接磁性元件的侧面44、46、48和50。一旦发生短路，由此产生的磁场就在导电环42内感应出电流，接着产生一个与短路磁场方向相反的磁场，这样就减弱了短路作用在磁性元件40上的退磁效应，由此在不增加磁路的磁阻的情况下就能产生保护磁性元件的屏蔽效应。有利地，如图所示，导电环42或导电回路不延伸覆盖磁性元件40的顶面52。因此，导电环42不会增加连通磁性元件40和定子绕组28的磁路的磁阻。另外，磁性组件20中包括磁极帽54。所述磁极帽54可由优选电导率较低的铁磁性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于具有转子铁心的电机的磁性组件（２０），包括： 一个磁性元件（４０），所述磁性元件具有顶面、底面和位于顶面与底面之间的至少一个侧面，其中所述磁性元件的底面可连接至转子铁心的周边表面； 一个设置在磁性元件顶面上的铁磁层；和 一个外接磁性元件的导电元件（４２）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：PL詹森，RJ小卡尔，R屈，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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