永磁體轉子裝置和生產這種裝置的方法

2023-10-24 10:42:47 1

專利名稱：永磁體轉子裝置和生產這種裝置的方法
技術領域：
本發明涉及一種包括轉子和多個永磁體極芯的永磁體轉子裝置，以及用於這種永磁體轉子裝置的生產方法。
背景技術：
永磁體轉子裝置經常用於使用低速大直徑發電機(例如，風力渦輪發電機)的應用中。這樣的永磁體轉子裝置從EP 1 860 755 A2中知悉。其中所描述的轉子裝置包括具有徑向外邊緣的轉子。磁體載體的周向陣列被固定到外邊緣，其中磁體載體具有徑向外表面。由非磁性材料製成的倒U形的極芯保持器固定到每個磁體載體，形成沿軸向延伸的通道，其中永磁材料的極芯在通道中與磁性載體相鄰定位。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種永磁體轉子裝置的可替代構造，而同時保護永磁體免受環境影響。為了解決該問題，根據本發明的一種永磁體轉子裝置包括轉子；多個非磁性成形管，其限定封閉通道，並沿所述轉子的外邊緣沿周向固定；和多個永磁體極芯，其布置在所述通道中。這樣，由永磁材料製成的極芯完全由沿軸向延伸(特別是沿轉子的柱形表面延伸) 的管封裝，由此在環境影響方面被更好地保護。由於管由非磁性材料(例如，PVC或不鏽鋼) 製成，因而非磁性管不會影響永磁體轉子裝置的磁性能。優選地，所述管是整體式的，即製造為單一件，以便為容納於由管限定的通道內的極芯提供更好的保護。雖然原則上在管中可定位多於一個極芯，不過，優選地在每個通道中布置一個極芯。在這樣的實施例中，所述極芯的橫截面輪廓可對應於所述通道的橫截面輪廓，這意味著，其剖面大致相等。以這種方式，極芯不能或僅可少許移動，使得轉子在機械上穩定。然而，在可替代實施例中，所述極芯的橫截面輪廓不對應於(或不同於)所述通道的橫截面輪廓。如果極芯的尺度小於通道的尺度，則極芯可容易地插入管中。優選地，在所述極芯與所述管的內表面之間的空間中，布置填料物質，特別是樹脂。這樣，可確保或者至少改善轉子在轉動時的機械穩定性，並將極芯保持在其預定位置。在優選實施例中，這些管可以通過燕尾接頭被固定到所述轉子。例如，這些管的至少一個突出部可以接合所述轉子的至少一個對應槽。這些槽可通過轉子的T形突出部形成，使得相鄰管可在相應形成的槽中固定在轉子突出部的任一側上。當然，其它實施例，特別是還使用例如「楔和縫」構造的實施例，也是可想到的。以這種方式，可實現管與轉子的牢固附接。然而，將管固定到轉子的方式不限於這種類型的接合。可替代地，例如，這些管可以通過焊接或點焊或螺栓連接(bolting)或粘接被固定到轉子。例如，管的徑向突出部可螺栓連接到轉子軛。經常想要將極芯安裝到磁體載體，其中磁體載體例如用於將極芯連接到轉子。為便於使用這些磁體載體，可使用本發明的兩種可替代實施例。第一，這些管可固定到被固定於轉子的至少一個磁體載體上。在此實施例中，極芯 /管單元固定到磁體載體，磁體載體進而固定到轉子。在可替代方案中，這些極芯被固定在和/或支撐在磁體載體上，其中磁體載體和極芯被封裝在通道中。在此實施例中，永磁體(極芯)以及磁體載體位於成形管中，使得磁體載體也可在環境影響方面受到保護。進一步，本發明還涉及一種生產根據本發明的永磁體轉子裝置的方法，其中，這些極芯在磁化狀態或消磁狀態下被插入所述通道中。優選地，將極芯在消磁狀態下被插入以便於插入，在這種情況下，這種插入不會受到在不同部件(特別是不同磁體)之間產生的磁力的阻礙。然而，由於重新磁化可能是一個複雜的過程，因而也可考慮其它可替代方案。已經論述了通道和磁體的剖面不匹配的情況。除了在管的內壁與極芯的外表面之間的空間填充以填料物質(優選為樹脂)以外，本發明的方法還提出有利的可替代解決方案，其目的在於，在將極芯插入通道中之後使剖面匹配。因此，可提供的是，將具有第一剖面形狀的極芯插入到具有第二剖面形狀的通道中，所述極芯的剖面小於所述通道的剖面，其中通過外部壓縮機構壓縮所述管或者將真空施加於所述管以使所述第二剖面匹配於所述第一剖面。在所提出的第一實施例中，外部壓縮機構用於使管變形，使得其橫截面輪廓最終大致相等。可替代地，成形管可被抽空，使得管材料由於壓力差和管收縮而變形，以呈永磁體的形狀。


本發明的進一步的優點和細節可通過以下對本發明的優選實施例的詳細描述以及附圖而得出，其中
圖1是根據本發明的永磁體轉子裝置的視圖； 圖2是轉子裝置的局部剖視圖3是根據本發明的永磁體轉子裝置的第二實施例的剖視圖； 圖4是根據本發明的永磁體轉子裝置的第三實施例的剖視圖； 圖5是根據本發明的永磁體轉子裝置的第四實施例的剖視圖； 圖6是例示出根據本發明的方法的第一實施例的步驟的剖視圖；和圖7是例示出根據本發明的方法的第二實施例的步驟的剖視圖。
具體實施例方式圖1顯示出永磁體轉子裝置的第一實施例1，其例如可用於風力渦輪發電機。為了簡要起見，僅顯示出大致圓形剖面的一部分。永磁體轉子裝置1包括具有中心孔3的實心轉子2，中心孔3特別是用於將轉子安置在軸上。該轉子具有外邊緣4。該轉子被安裝成在僅簡要示出的固定定子5內旋轉。
4
在邊緣4的外表面上，固定有軸向延伸的由非磁性材料製成的管6的周向陣列。在每個管中定位有永磁體極芯7。可使用粘接劑將管6固定到轉子2。不過，其它用於固定管的方法也是可想到的，並將顯示在一些以下實施例中。圖2詳細顯示出安裝到外邊緣4的管6。如圖可見，極芯7的尺度小於由管6的內壁限定的通道的尺度。換言之，該通道和極芯7的橫截面以這樣的方式不同，即該通道的剖面大於極芯7的剖面。為填充剩餘空間，填料物質8位於管6的內壁與極芯7的外表面之間，以使極芯7穩定在通道中。圖3以詳細視圖顯示出永磁體轉子裝置1』的第二實施例。在這種情況下，由管6 的內壁限定的橫截面輪廓與極芯7的橫截面輪廓大致相同。管6在其下端具有突出部9。這些突出部9對應於槽10，槽10由邊緣4的外表面的大致T形突出部11形成，使得提供用於將管6固定到轉子2的燕尾接頭。圖4和圖5顯示出在兩個另外的可替代實施例中使用磁體載體12的兩種可能性。 在圖4中，極芯7和磁體載體12均被成形管6封裝(定位於其中)。整個管裝裝置然後固定到轉子2的外邊緣4的表面。然而，在圖5中，僅極芯7由管6封裝，極芯/管單元附接到磁體載體12，磁體載體 12再固定到轉子2的邊緣4的外表面。磁體載體12可安置於相應腔13中。當生產這樣的永磁體轉子裝置時，極芯7可在被磁化時或優選地在被消磁時被插入管6中。如果剖面不是大致相同，則本發明的方法提供管剖面的變形以匹配於極芯剖面。在圖6和圖7中顯示出可如何實現這一點的兩個實例。根據圖6，在將極芯7插入管6中之後可以使用外部施壓機構。所述外部機構對管6進行壓縮而使其實現所想要的極芯7的形狀。根據圖7，將真空施加於由管5形成的通道，即，在管6的內壁與極芯7的表面之間的空間在極芯7定位之後被抽空。成形管6然後收縮以呈極芯7的形狀。這在圖7中以箭頭示意性例示。一般而言，管6例如可由聚氯乙烯(PVC)或不鏽鋼製成，並可為整體式的，S卩，製成
單一件。
權利要求
1.一種永磁體轉子裝置(1，1，)，包括轉子(2);多個非磁性成形管(6)，其限定了封閉通道，並沿所述轉子(2)的外邊緣(4)沿周向固定；和多個永磁體極芯(7 )，其布置在所述通道中。
2.根據權利要求1所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述管(6)是整體式的。
3.根據權利要求1或2所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，在每個通道中布置一個極芯(7)。
4.根據權利要求3所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述極芯(7)的橫截面輪廓對應於所述通道的橫截面輪廓。
5.根據權利要求3所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述極芯(7)的橫截面輪廓不對應於所述通道的橫截面輪廓。
6.根據權利要求5所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，在所述極芯(7)與所述管(6) 的內表面之間的空間中布置填料物質(8 )，特別是樹脂。
7.根據前述權利要求之一所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述管(6)通過燕尾接頭被固定到所述轉子(2)。
8.根據權利要求7所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述管(6)的至少一個突出部 (9)接合所述轉子(2)的至少一個對應的槽(10)。
9.根據權利要求1至6之一所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述管(6)通過焊接或點焊或螺栓連接或粘接固定到所述轉子(2)。
10.根據前述權利要求之一所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述管(6)固定到被固定於所述轉子(2)的至少一個磁體載體(12)上。
11.根據權利要求1至9之一所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述極芯(7)被固定在和/或支撐在磁體載體(12 )上，其中所述磁體載體(12 )和所述極芯(7 )被封裝在所述通道中。
12.根據權利要求1至9之一所述的永磁體轉子裝置，其特徵在於，所述管(6)由PVC 或不鏽鋼製成。
13.—種生產根據前述權利要求之一所述永磁體轉子裝置的方法，其中，所述極芯在磁化狀態下或在消磁狀態下被插入所述通道中。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，將具有第一剖面形狀的極芯插入到具有第二剖面形狀的通道中，所述極芯的剖面小於所述通道的剖面，其中通過外部壓縮機構壓縮所述管或者將真空施加於所述管以使所述第二剖面匹配於所述第一剖面。
全文摘要
本發明涉及永磁體轉子裝置和生產這種裝置的方法。具體地，提供了一種永磁體轉子裝置(1,1』)，其包括轉子(2)；多個非磁性成形管(6)，其限定了封閉通道，並沿所述轉子(2)的外邊緣(4)沿周向固定；和布置在所述通道中的多個永磁體極芯(7)。
文檔編號H02K1/27GK102340197SQ201110203148
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者斯蒂斯達爾 H. 申請人:西門子公司