轴向磁通电机的制造制造技术

一种制造轴向磁通永磁电机的永磁体的方法。所述轴向磁通永磁电机包括：定子，该定子具有绕电机轴线周向间隔设置的一组线圈；以及转子，该转子上设有绕所述电机轴线周向间隔设置的一组永磁体。所述转子和所述定子彼此间隔，以限定间隙。在该间隙内，磁通总体沿轴向。针对每一(永)磁体，该方法包括：将该磁体安装于磁体固定件中，该磁体固定件处于与用于沿切割线阵列切割的切割机相对的切割位置；以及使该磁体与所述切割线阵列彼此相对移动，以在该磁体内同时形成切口阵列，每一切口延伸通过该磁体的一定厚度。所述切割机可以为线切割机。所述切割机可以为线切割机。所述切割机可以为线切割机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴向磁通电机的制造


[0001]本专利技术涉及轴向磁通永磁电机的制造方法。

技术介绍

[0002]本文中，轴向磁通永磁电机可以为电动机或发电机。一般情况下，此类电机具有绕轴线设置的盘状或环状转子和定子结构。定子包括一组线圈，每一线圈均与轴线平行。转子上设置一组永磁体，并安装于轴承上，以使得其能够在定子线圈的磁场驱动下绕轴线转动。
[0003]图1a所示为一种定子S两侧设有一对转子R1，R2的例示轴向磁通电机的一般构造，该构造还可简化为省略其中的一个转子。转子与定子之间设有气隙G，而且在轴向磁通电机中，通过气隙的磁通方向基本上为轴向。在这一结构基础上扩展出的另一构造(未图示)设有三个定子和两个转子。图1b所示为设有单个转子(该转子可具有分别暴露于两侧的永磁体面)和两个定子的例示构造，所述两个定子分别位于转子两侧。除此之外，还存在其他构造形式。
[0004]此外，例如，根据转子南北极设置方式的不同，还存在各种不同的轴向磁通永磁电机构造。图1b所示为Torus
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NS型电机、Torus
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NN型电机(由于NN型磁极设置方式要求磁通沿磁轭的厚度方向流过，因此Torus
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NN型电机的磁轭较厚)以及YASA(无轭分段电枢)型拓扑结构的基本构造。YASA型拓扑结构的分图为两个线圈的截面，其中，交叉阴影区域为各个线圈周围的绕组。其中，当省去定子磁轭时，能够显著减小重量及铁耗，但也有缺点。其中的一项缺点为，定子损失了所省铁质本来应该提供的结构强度，与此相对，YASA型拓扑结构因较为紧凑且可能会导致非常大的应力而可能会需要更大强度。另一项缺点为，失去了供热量从定子线圈逸出的路径，从而可能需要在电机中进行冷却剂的环流。
[0005]在此类电机中，需要最大程度减少热量的过度产生。更具体而言，从图1b可以看出，为了实现高效运行，即为了最大程度减小高磁阻气隙引起的损耗，应该尽可能减小转子与定子之间的间隙。然而，如此会导致热量难以从该区域散去的问题。该问题对于YASA型拓扑结构尤为严重。此外，一般还需要实现更为紧凑的设计，并需要提高电力效率。背景现有技术见EP2760112A、JPH04169205A及JP2003303728A的描述。

技术实现思路

[0006]解决上述冷却问题的一种方法为减少转子与定子之间区域产生的热量。这一点可通过减小每一永磁体内的涡流的方式实现，所述永磁体一般由导电的铁等金属、铁基材料或合金制成。
[0007]由于永磁体内的磁通一般沿轴向，因此涡流倾向于在与轴向垂直的平面内环流。相应地，可以通过在永磁体内切出非导电通槽，即沿处于轴向的厚度方向贯通磁体的开槽的方式，减小涡流。此类通槽应该起到抑制涡流在面向定子的磁体平面中环流的作用。然而，由于电动机内的永磁体众多，因此还存在如何快速且高效地切出一组能够有效减小涡流的通槽的问题。
[0008]因此，在第一方面，描述一种制造永磁体，尤其轴向磁通永磁电机的永磁体的方法。
[0009]所述轴向磁通永磁电机可包括定子，该定子包括一组线圈，该组线圈例如分别绕于相应的定子齿上，且绕电机轴线周向间隔设置。在一些拓扑结构(如YASA型拓扑结构)中，所述定子齿的形式为定子线棒。所述轴向磁通永磁电机可进一步包括以用于绕所述电机轴线旋转的方式安装的转子。该转子上设有绕所述电机轴线周向间隔设置的一组永磁体，该组永磁体例如设于环状背板上。每一永磁体沿与所述电机轴线垂直的平面延伸，并具有面向所述定子的第一面，以及面向所述背板的相对第二面。所述转子和定子沿所述电机轴线彼此间隔，以形成间隙，在该间隙内，所述电机的磁通总体沿轴向。
[0010]针对每一(永)磁体，该方法可包括：将该磁体安装于磁体固定件中，该磁体固定件处于与用于沿切割线阵列切割的切割机相对的切割位置。该方法可进一步包括：使该磁体与所述切割线阵列彼此相对移动，以在该永磁体内同时形成相应的切口阵列。每一切口延伸通过该永磁体自所述第一面至所述第二面的一定厚度。
[0011]该方法的各种实现形式有利于快速制造轴向磁通永磁电机的多个永磁体。此外，该方法可促进其他技术难以实现的多条精微密布切口的制造，从而与某些其他方法相比，其所制造的结构更为接近叠层结构。
[0012]虽然并非必要步骤，但是在该方法的实现形式中，为了便于处理，所述电机的永磁体通过在磁化之前进行切割的方式制造。相应地，该方法可包括：在切割之后，将所述永磁体磁化。这一步骤可包括：将所述磁体安装于所述转子上；然后，将所述磁体原位磁化。
[0013]因此，“永磁体”应理解为在纳入所述轴向磁通永磁电机内时为永磁体但在形成切口时不一定为永磁体的磁体。相应地，在本文中，永磁体可以为或包括永磁体的前体。
[0014]在本文所述方法以及相应电机中，由所述切割线阵列切割形成的永磁体为实心永磁体。此类实心磁体一般以烧结工艺制成，起始材料为所谓的生坯。该生坯物理质地柔软且由粉末形成，并随后烧制为实心硬质材料。通过这种方式制成的磁体包括基于稀土过渡金属的金属间化合物(包括NdFeB和SmCo)磁体以及基于六角晶系铁氧体的磁体。虽然生坯的切割难度要低得多，但是在烧制过程中，生坯的形状可能会发生轻微变化。为了实现在上述轴向磁通永磁电机中的使用，一种有利做法为，使永磁体具有确切的形状。这是因为，该做法有助于减小公差，进而能够使得电机更为有效，而且效率更高。因此，在上述方法中，由切割线阵列对实心永磁体进行切割，而非对生坯进行切割。如上所述，在该方法的实施方式中，所述实心永磁体在切割时尚未磁化。
[0015]所述切割线阵列中的切割线可沿切割线轴线所在的方向延伸。在该方法的实施方式中，将所述永磁体安装于所述磁体固定件中可包括：以使所述切割线轴线垂直于所述第一面和第二面所在平面的方式安装所述永磁体。例如，每一所述永磁体可包括成形的磁性材料板。该板可竖直安装，而且所述切割线可自上而下移动。所述永磁体可由铁、铁基材料或合金制成，和/或可包括钕等其他磁性材料。
[0016]如上所述，所述永磁体可绕所述转子(尤其该转子的背板)限定出的环形匹配装入。在各实施方式中，每一永磁体具有供匹配装入所述环形的一个扇区内的形状，但是此处所谓的匹配装入可并非为确切的匹配装入。此外，在一些实施方式中，各磁体的形状可彼此略有不同。每一永磁体可具有径向(即以所述电机轴线为起点的径向)限定的一对侧缘，并
且可具有与所述环形的内缘和外缘相匹配的内缘和外缘。因此，在某些情况下，永磁体可描述为形状为环形的一个扇形部分(近似于截头三角形)的磁性材料板。
[0017]沿每一切口的长度方向，各切口之间的距离可保持不变。在一些实施方式中，各切割线彼此相隔相同的距离，即等间距设置。在一些其他实施方式中，各切割线彼此相隔不同的距离。例如，各切割线可按照离外缘越近(每单位长度的)切口密度越大且离内缘越近切口密度越小的方式设置。也就是说，离电机轴线的径向距离越远，切口可间隔得越为紧密。其原因在于，由于离电机轴线的径向距离越大，涡流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造轴向磁通永磁电机的永磁体的方法，其特征在于，所述轴向磁通永磁电机包括：定子，包括绕电机轴线周向间隔设置的线圈组；以及转子，安装为用于绕所述电机轴线旋转，所述转子上设有绕所述电机轴线周向间隔设置的永磁体组，每个永磁体沿与所述电机轴线垂直的平面延伸，并具有面向所述定子的第一面，以及相对的第二面，其中，所述转子和所述定子沿所述电机轴线彼此间隔，以限定间隙，在该间隙内，所述电机的磁通总体沿轴向；针对每个永磁体，该方法包括：将该永磁体安装于磁体固定件中，该磁体固定件相对于切割机处于切割位置，该切割机用于沿切割线阵列切割；以及使所述永磁体与所述切割线阵列彼此相对移动，以在所述永磁体内同时形成切口阵列，其中，每个切口自所述第一面至所述第二面延伸通过所述永磁体的一厚度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切割线阵列中的切割线沿切割线轴线延伸，其中，将所述永磁体安装于所述磁体固定件中包括：安装所述永磁体，以使所述切割线轴线垂直于所述第一面和所述第二面所限定的平面。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述永磁体相对于所述切割线阵列移动包括：使所述永磁体和所述切割线阵列当中的至少一者沿第一方向朝另一者平移。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述永磁体绕所述转子限定出的环形安装，每个永磁体具有供匹配装入所述环形的扇区内的形状，该形状具有径向限定的一对侧缘以及与所述环形的内缘和外缘相匹配的内缘和外缘，所述方法包括：形成起自其中一个所述侧缘以及起自所述外缘的一部分的单个切口阵列。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述永磁体绕所述转子限定出的环形安装，每个永磁体具有供匹配装入所述环形的扇区内的形状，该形状具有径向限定的一对侧缘以及与所述环形的内缘和外缘相匹配的内缘和外缘，所述方法包括：形成自其中一个所述侧缘切入所述永磁体内的第一切口阵列，且形成自另一侧缘切入所述永磁体内的第二切口阵列，以使得所述第一和第二切口阵列内的切口彼此不相交。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述切割线阵列内的切割线沿切割线轴线方向延伸，其中，使所述永磁体相对于所述切割线阵列移动进一步包括：使所述永磁体和所述切割线阵列当中的至少一者沿与所述第一方向以及所述切割线轴线均垂直的第二方向平移，与此同时，使所述永磁体和所述切割线阵列当中的至少一者沿所述第一方向朝另一者平移。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述永磁体绕所述转子限定出的环形安装，每个永磁体具有供匹配装入所述环形的扇区内的形状，该形状具有径向限定的一对侧缘以及与所述环形的内缘和外缘相匹配的内缘和外缘，所述方法包括：形成起自其中一个所述侧缘的单个弯曲切口阵列。8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述永磁体相对于所述切割线阵列移动包括：使所述永磁体和所述切割线阵列当中的至少一者绕切割轴线朝另一者转动。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述永磁体绕所述转子限定出的环形安装，每个永磁体具有供匹配装入所述环形的扇区内的形状，该形状具有径向限定的一对侧缘以及与所述环形的内缘和外缘相匹配的内缘和外缘，所述方法包括：形成起自其中一个所述侧缘的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆，
申请(专利权)人：YASA有限公司，
类型：发明
国别省市：