一種電動機(jī)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種磁極布置，包括沿縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X背靠背布置的多個(gè)磁極組件。每個(gè)磁極組件將磁通提供給氣隙G。每個(gè)磁極組件包括一個(gè)或多個(gè)磁極片和兩個(gè)磁通部件。第一磁通部件由以周向延伸陣列布置的多個(gè)軸向位移的軸向磁化的磁鐵提供。第二磁通部件由圍繞旋轉(zhuǎn)軸線X周向間隔的多個(gè)周向磁化磁鐵提供。

A motor

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】一種電動機(jī)
本專利技術(shù)涉及旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，特別地但不限于徑向磁場電動機(jī)和用于此類電動機(jī)的轉(zhuǎn)子布置，該轉(zhuǎn)子布置將產(chǎn)生的磁通聚焦，并且能夠允許多個(gè)轉(zhuǎn)子組件的軸向堆疊。
技術(shù)介紹
在采用磁鐵作為激勵(lì)源的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子中的磁通聚焦可以通過使用各種磁路布置(拓?fù)洹⒃O(shè)計(jì))來實(shí)現(xiàn)。磁通聚焦的目的是在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中實(shí)現(xiàn)高磁通密度，甚至可能高于磁鐵的剩余磁通密度。BoulderWindPower公司的(US2016247616(A1):2016-08-25)介紹了幾種不同的利用了磁通聚焦的概念的磁鐵和極片布置，可將其納入各種電動機(jī)拓?fù)渲小鹘y(tǒng)地，徑向磁場電動機(jī)的磁通聚焦是使用嵌入在層疊電工鋼制的轉(zhuǎn)子中的一個(gè)或多個(gè)磁鐵陣列來實(shí)現(xiàn)的。眾所周知的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式是輪輻或V型轉(zhuǎn)子拓?fù)洌渲羞B續(xù)的磁鐵被磁化，使得它們彼此極性相對。在輪輻布置中，磁鐵沿周向磁化，而在V型轉(zhuǎn)子中，離開磁鐵的磁通具有周向和徑向分量。為了限制磁通泄漏并進(jìn)一步提高氣隙磁通密度，可以在兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中添加徑向方向磁化的附加磁鐵。徑向聚焦磁通的轉(zhuǎn)子示例公開于：美登沙電氣制造有限公司(MeidenshaElectricMfgCo.Ltd)(JP2016082733(A)：2016-05-16)、沃爾夫?qū)譅柨死?WolfgangVolkrodt)(US4127786(A)：1978-11-28)、三星電子有限公司(SamsungElectronicsCo.Ltd)。(US2014375162(A1)：2014-12-25)和JTEKT集團(tuán)(JP2017055493(A)：2017-03-16)。雖然輪輻型拓?fù)涫且痪S磁通聚焦的示例，其中磁鐵只提供周向方向的磁通，而V型轉(zhuǎn)子可以看作是二維聚焦，因?yàn)榇盆F提供周向和徑向方向的磁通。二維磁通聚焦也可以通過將周向磁化的磁鐵陣列與沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的方向磁化的磁鐵(軸向磁化磁鐵)陣列組合來實(shí)現(xiàn)。由K.Atalah和J.Wang公開了這一概念(一種具有軸向和周向磁化永磁鐵的轉(zhuǎn)子(Arotorwithaxiallyandcircumferentiallymagnetizedpermanentmagnets,IEEETransactionsonMagnetics)，IEEE磁學(xué)事務(wù)(IEEETransactionsonMagnetics)，2012年11月)。由兩個(gè)陣列的磁鐵產(chǎn)生的磁通由磁極片引導(dǎo)向電動機(jī)氣隙。因?yàn)榇磐ㄒ灾芟蚝洼S向方向進(jìn)入磁極片并沿徑向方向離開磁極片，所以磁通路徑明顯是三維的。相似的，磁端板(為由軸向磁化磁鐵生成的磁通提供返回路徑)以三維方式引導(dǎo)磁通。由K.Atalah和J.Wang(一種具有軸向和周向磁化永磁鐵的轉(zhuǎn)子(Arotorwithaxiallyandcircumferentiallymagnetizedpermanentmagnets,IEEETransactionsonMagnetics)，IEEE磁學(xué)事務(wù)(IEEETransactionsonMagnetics)，2012年11月)示出，針對二維磁通聚焦布置，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸向長度較短時(shí)，在氣隙中的磁通密度最高。這是因?yàn)閬碜暂S向磁場的貢獻(xiàn)。針對許多應(yīng)用，要求轉(zhuǎn)子具有小外徑和高軸向長度(例如，如果需要低慣性)。本專利技術(shù)介紹了用于電動機(jī)轉(zhuǎn)子的三維磁通聚焦的概念。在電動機(jī)轉(zhuǎn)子極片中的磁場是由磁通源激勵(lì)的，磁通源在全部三個(gè)方向上提供磁通，從而實(shí)現(xiàn)三維磁通聚焦。本文檔公開了各種三維聚焦布置的具體實(shí)施方式。由于三維磁通聚焦，所以氣隙磁通密度可以遠(yuǎn)高于在轉(zhuǎn)子中所采用的磁鐵的剩余磁通密度，從而使低成本、低剩余磁通密度的非稀土磁鐵的使用成為可能。此外，磁通源可以防止磁通在它們的相應(yīng)的方向上從磁極片泄漏，因?yàn)榇磐ㄔ磿鲃拥胤磳Υ磐ㄐ孤Ｔ诖磐ㄍㄟ^轉(zhuǎn)子輪轂/軸(其中轉(zhuǎn)子輪轂/軸通常需要由非磁性和潛在地昂貴材料制成)徑向方向泄漏的情況下，這尤其有益。三維磁通聚焦通過最小化徑向磁通泄漏來消除該問題。由于極片和轉(zhuǎn)子轂可以由相同的磁性材料制成，因此也可以作為單個(gè)主體來被制造，從而減少在組件中的部件數(shù)量。還示出了如何使用單片磁鐵在所有三個(gè)方向上提供磁通，從而有益于顯著減少待組裝和約束的部件數(shù)量。在本文檔中展示的三維磁通聚焦和軸向疊加的概念使得即使在使用弱磁通源的情況下，能夠在裝配有該轉(zhuǎn)子的電動機(jī)中實(shí)現(xiàn)高氣隙磁通密度。因此，可以采用低成本的永磁體(諸如鐵氧體)，而不是目前普遍存在的高性能稀土永磁體(這些永磁體受到供應(yīng)鏈問題的困擾，而且價(jià)格要貴得多)。使用該概念的電動機(jī)示出實(shí)現(xiàn)與基于稀土的電動機(jī)類似的效率和功率密度的潛力，并且改善性能超越當(dāng)前最先進(jìn)的(SoA)非稀土技術(shù)。因此，所展現(xiàn)的轉(zhuǎn)子技術(shù)特別適用于要求高性能、低成本和魯棒性的應(yīng)用。此外，鐵氧體磁鐵的穩(wěn)定供應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)相對低風(fēng)險(xiǎn)的大批量生產(chǎn)。由于所有這些優(yōu)點(diǎn)，本專利技術(shù)具有加速環(huán)保技術(shù)的廣泛應(yīng)用的潛力。最有可能受益于本專利技術(shù)的應(yīng)用是減少排放的或零排放汽車牽引和可再生能源發(fā)電。本專利技術(shù)公開了在轉(zhuǎn)子磁極周圍的所有三個(gè)維度中聚焦磁通，以改善通過磁極的磁通密度，從而改善轉(zhuǎn)子的性能的概念。該概念通過使用新穎的磁鐵拓?fù)浠虼盆F陣列來實(shí)現(xiàn)，使得當(dāng)放在一起時(shí)，在轉(zhuǎn)子的周向、軸向以徑向方向上提供磁通，并將聚焦通過轉(zhuǎn)子的磁極的磁通。本專利技術(shù)還公開了一種在不影響性能的情況下減小轉(zhuǎn)子徑向尺寸，并潛在地提高所生成的扭矩的方法。這種方法涉及在轉(zhuǎn)子的軸向方向上磁通聚焦單元的堆疊。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，一種磁極裝置具有縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X并且包括沿所述縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X背靠背布置的多個(gè)磁極組件。每個(gè)磁極組件將磁通提供給氣隙G。每個(gè)磁極組件可以包括一個(gè)或多個(gè)磁極片和兩個(gè)磁通部件。每個(gè)磁極片可以包括第一軸向面、第二軸向面、第一周向面、第二周向面、徑向內(nèi)表面和徑向外表面。所述第一磁通部件可以包括軸向位移的軸向磁化磁鐵的多個(gè)第一軸向位移的軸向磁化磁鐵和第二軸向位移的軸向磁化磁鐵。所述軸向磁化磁鐵具有北側(cè)N和南側(cè)S，所述軸向磁化磁鐵可以與所述一個(gè)或多個(gè)磁極片的相應(yīng)第一軸向面和第二軸向面相鄰的相應(yīng)的周向延伸陣列。所述第二磁通部件可以包括多個(gè)周向磁化磁鐵。每個(gè)具有北側(cè)N和南側(cè)S的多個(gè)周向磁化磁鐵可以相對于彼此圍繞所述軸線X周向間隔。周向磁化磁鐵可以與每個(gè)磁極片的相應(yīng)的第一周向面和相應(yīng)的第二周向面相鄰。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，每個(gè)磁極組件可以包括第一周向和徑向延伸的磁性板以及第二周向和徑向延伸的磁性板。所述第一板可以在相應(yīng)的第一周向延伸的軸向磁化磁鐵之間接觸和延伸。所述第二板可以在相應(yīng)的第二周向延伸的軸向磁化磁鐵之間接觸和延伸。所述第一極組件的第一板也可以形成相鄰的下一個(gè)極組件的第二板。磁極布置還可以包括多個(gè)第三磁通部件。每個(gè)第三磁通部件可以包括具有北側(cè)N和南側(cè)S的徑向磁化磁鐵，并且第三磁通部件都可以被提供為與磁極片的所述相應(yīng)的徑向內(nèi)表面或所述相應(yīng)的徑向外表面相鄰。磁極布置還可以包括附接到所述徑向磁化磁鐵的鐵磁管。所述第一磁通部件中的每個(gè)第一磁通部件可以包括多個(gè)軸向磁化的周向間隔的中心磁鐵和多個(gè)周向磁化的周向間隔的側(cè)磁鐵。其中，所述中心磁鐵和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種磁極裝置(300)，具有縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X，所述磁極裝置(300)包括沿所述縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X背靠背布置的多個(gè)磁極組件(110)，并且每個(gè)磁極組件將磁通提供給氣隙(G)，其中每個(gè)磁極組件(110)包括一個(gè)或多個(gè)磁極片(30)和兩個(gè)磁通部件(40、50)，其中：/n每個(gè)磁極片(30)包括第一軸向面(32A)、第二軸向面(32B)、第一周向面(34A)、第二周向面(34B)、徑向內(nèi)表面(36A)以及徑向外表面(36B)，其中：/n所述第一磁通部件(40)包括軸向位移的軸向磁化磁鐵(40)的多個(gè)第一軸向位移的軸向磁化磁鐵(40A)和第二軸向位移的軸向磁化磁鐵(40B)，所述軸向位移的軸向磁化磁鐵(40)具有北側(cè)N和南側(cè)S，并且所述軸向位移的軸向磁化磁鐵(40)被布置成與所述一個(gè)或多個(gè)磁極片(30)的相應(yīng)的第一軸向面(32A)和第二軸向面(32B)相鄰的相應(yīng)的周向延伸陣列；以及/n所述第二磁通部件(50)包括多個(gè)周向磁化磁鐵(50)，每個(gè)周向磁化磁鐵(50)具有北側(cè)N和南側(cè)S，并且所述多個(gè)周向磁化磁鐵(50)相對于彼此圍繞所述軸線X周向間隔，并且所述多個(gè)周向磁化磁鐵(50)分別位于與每個(gè)磁極片(30)的相應(yīng)的第一周向面(34A)和相應(yīng)的第二周向面(34B)相鄰。/n...

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】20171030 GB 1717871.61.一種磁極裝置(300)，具有縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X，所述磁極裝置(300)包括沿所述縱向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線X背靠背布置的多個(gè)磁極組件(110)，并且每個(gè)磁極組件將磁通提供給氣隙(G)，其中每個(gè)磁極組件(110)包括一個(gè)或多個(gè)磁極片(30)和兩個(gè)磁通部件(40、50)，其中：
每個(gè)磁極片(30)包括第一軸向面(32A)、第二軸向面(32B)、第一周向面(34A)、第二周向面(34B)、徑向內(nèi)表面(36A)以及徑向外表面(36B)，其中：
所述第一磁通部件(40)包括軸向位移的軸向磁化磁鐵(40)的多個(gè)第一軸向位移的軸向磁化磁鐵(40A)和第二軸向位移的軸向磁化磁鐵(40B)，所述軸向位移的軸向磁化磁鐵(40)具有北側(cè)N和南側(cè)S，并且所述軸向位移的軸向磁化磁鐵(40)被布置成與所述一個(gè)或多個(gè)磁極片(30)的相應(yīng)的第一軸向面(32A)和第二軸向面(32B)相鄰的相應(yīng)的周向延伸陣列；以及
所述第二磁通部件(50)包括多個(gè)周向磁化磁鐵(50)，每個(gè)周向磁化磁鐵(50)具有北側(cè)N和南側(cè)S，并且所述多個(gè)周向磁化磁鐵(50)相對于彼此圍繞所述軸線X周向間隔，并且所述多個(gè)周向磁化磁鐵(50)分別位于與每個(gè)磁極片(30)的相應(yīng)的第一周向面(34A)和相應(yīng)的第二周向面(34B)相鄰。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁極裝置(300)，其中每個(gè)磁極組件(10)包括第一周向和徑向延伸磁板(100A)以及第二周向和徑向延伸磁板(100B)，所述第一板(100A)在相應(yīng)的第一周向延伸的軸向磁化磁鐵(40A)之間接觸并延伸，所述第二板(100B)在相應(yīng)的第二周向延伸的軸向磁化磁鐵(40B)之間接觸并延伸。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁極裝置(300)，其中第一極組件(10)的所述第一板(100A)也形成相鄰的下一個(gè)極組件(110)的所述第二板(100B)。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁極裝置(300)，還包括多個(gè)第三磁通部件(60)，每個(gè)第三磁通部件(60)包括具有北側(cè)N和南側(cè)S的徑向磁化磁鐵，并且每個(gè)第三磁通部件(60)被提供為與所述磁極片(30)的所述相應(yīng)的徑向內(nèi)表面(36A)相鄰、或與所述磁極片(30)的所述相應(yīng)的徑向外表面(36B)相鄰。


5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁極裝置(300)，還包括附接至所述徑向磁化磁鐵60的鐵磁管101。


6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的磁極裝置(300)，其中所述第一磁通部件(40A、40B)中的每個(gè)第一磁通部件包括多個(gè)軸向磁化的周向間隔的中心磁鐵(97F或97S)和多個(gè)周向磁化的周向間隔的側(cè)磁鐵(98F、98S)，并且其中所述中心磁鐵(97F或97S)和相應(yīng)的側(cè)磁鐵(98F、98S)以Halbach陣列被布置。


7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的磁極裝置(300)，其中在每個(gè)磁極組件(110)中的周向相鄰極片(30)以南北磁極交替被布置。


8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁極裝置(300)，其中在每個(gè)磁極組件(110)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P·克梅利塞克，A·戈?duì)?/a>，
申請(專利權(quán))人：諾邁士科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：英國;GB