用于磁体保持的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于磁体保持的装置和方法，特别是用于与例如用于发电机的永磁转子一起使用的磁体保持。
【背景技术】
[0002]在发电机中，永磁转子具有多种应用，包括在图1显示的永磁电机中使用。永磁转子，特别是那些表面安装有磁体的转子，通常需要额外的机械装置用于将磁体保持在转子轮毂上。特别地，在高速时，磁体受到高的离心力且不可能单独依靠粘合剂使磁体粘接在转子轮毂表面。
[0003]依靠粘合剂粘接在磁体和转子的背铁之间的接触表面上也需要磁体材料在整个结构张紧时具有足够的强度以防止在离心负载下失效。通常在高性能电机中使用的烧结的磁体(例如，钕铁硼(NdFeB))的物理性能在生产中每一批都可能不同。不借助X光检测技术，将没有方法识别材料中的空隙和潜在的裂纹扩展点，因此引述的典型的材料性能不能被依靠。因此通常需要合适的控制以作用为保持本应以任何方式断裂的磁体，且防止它们张紧(如此减少断裂的可能性)。控制还必须防止磁体显著的位移，这会导致转子失衡。
[0004]磁体块的保持通过需要分割的磁体也会变得复杂。典型的磁体材料(例如，烧结的钕铁硼(NdFeB))还是导电的。由于电枢反应以及在它旋转通过机器定子的齿形结构时磁体工作点的改变，磁体材料中产生了涡电流，导致降低效率的损失且导致磁体材料自动变热而导致通量密度减小，且由于磁体材料的温度敏感性因此机器性能降低。因此磁体通常被层叠或分割(通常磁体分割部中具有绝缘粘合面)以阻止涡电流的流动。这样也可能降低磁体块的机械强度。
[0005]通常，如图2所示，较小的转子可能具有置于磁体上的合成套筒，合成套筒通常由碳纤维或缠绕在环氧基中的玻璃纤维制成。这可以直接湿绕(wet-wound)在磁体转子上然后处理。可替换地，可以在心轴上预先形成管道然后装在转子上。通常期望在纤维的环方向实现预压，该预压将本应分离的磁体的任何运动降低到最小。在湿绕转子的情况中，这可以通过在张紧下缠绕纤维来实现。对于预先形成的管道，可以通过使用热过盈配合(例如，转子在落入处于室温的套筒中之前被冷却)来实现预压。外包装套筒的外表面然后可以被放置在地面以获得兼容电机所需的较小气隙/空隙的高耐性部分。
[0006]尽管大直径的机器(例如在船舶推进装置或风轮机中使用)通常以低速至中速运行，大直径和速度的结合和/或使用相对大的磁体块可以导致磁体上的较高离心力。然而，将整个转子外包装有套筒的方法在大直径转子上是有问题的。克服在负载下碳纤维中的拉紧力和保持磁体中极小的位移(排除其作为所需的外包装厚度)的预张紧需求将由于磁气隙增加而导致较差的电磁性能。
[0007]本发明提供了用于安装磁体的方法和装置，该安装磁体的方法和装置在制造的容易性和机械强度方面具有潜在的优势，同时减小了保持系统的厚度以确保磁气隙减小。尤其是对于大直径机器和高速应用和/或在具有较大磁极的应用中具有重大意义，在高速应用时离心力明显。
【发明内容】
[0008]根据本发明，提供了一种磁体载体，该磁体载体包括通道，该通道适于容纳包围的磁体保持件。
[0009]所述磁体载体优选由铁磁材料制成，最优选地，所述磁体载体由钢制成。所述通道的底面可以为倒斜角的和/或倒圆角的且所述通道可以具有倒斜角的和/或倒圆角的轮廓。所述磁体载体可以包括多个适于容纳包围的磁体保持件的通道。所述磁体载体还可以包括安装件，该安装件适于将所述磁体载体安装至转子磁轭。所述安装件可以包括至少一个螺孔。
[0010]还提供一种磁体组件，包括:磁体载体，该磁体载体包括通道，该通道适于容纳包围的磁体保持件；永磁体；以及磁体保持件，该磁体保持件包围所述载体和所述永磁体，其中，所述磁体保持件穿过所述通道。
[0011]所述磁体保持件可以包括纤维丝。所述纤维丝可以为碳纤维或玻璃纤维。所述磁体保持件还可以包括环氧树脂。所述磁体保持件可以处于张紧状态。
[0012]所述磁体保持件在所述磁体的表面处可以比所述磁体保持件在所述通道处薄。所述磁体保持件在所述磁体的表面处可以比在所述磁体载体的基体处覆盖更大的表面面积。所述磁体载体在所述磁体的表面处的宽度可以比所述通道的宽度更大。
[0013]所述磁体可以为层叠的磁体或分割的磁体。所述磁体可以具有至少一个倒斜角的和/或倒圆角的边缘。
[0014]还提供一种永磁转子，包括多个磁体组件，该磁体组件包括磁体载体，该磁体载体包括通道，该通道适于容纳包围的磁体保持件；永磁体；以及磁体保持件，该磁体保持件包围所述载体和所述永磁体；其中所述磁体保持件穿过所述通道。
[0015]所述多个磁体组件可以连接至转子磁轭。所述转子磁轭可以是铁磁的。所述通道可以沿转子的圆周方向或轴线方向布置。
[0016]还提供一种制造磁体组件的方法，包括:提供包括通道的磁体载体；在所述磁体载体上安装永磁材料；以及用磁体保持件包围所述永磁材料和磁体载体，其中所述磁体保持件穿过所述通道。
[0017]当所述永磁材料安装至所述磁体载体时，所述永磁材料可以未磁化。所述永磁材料安装至所述磁体载体之后，所述永磁材料可以被磁化。在所述永磁材料和磁体载体被所述磁体保持件包围之后，磁化所述永磁材料以创建永磁体。
[0018]所述磁体保持件可以包括纤维丝。所述磁体保持件可以包括碳纤维。所述磁体保持件可以包括玻璃纤维。所述磁体保持件还可以包括环氧树脂。包围所述磁体和磁体载体的步骤可以包括围绕所述磁体和所述磁体载体缠绕所述纤维。所述纤维可以在张紧力下缠绕。
[0019]在所述磁体载体上安装永磁材料的步骤可以包括使用粘合剂将所述永磁材料粘接至所述磁体载体。所述粘合剂可以为环氧树脂。所述粘合剂可以为丙烯酸树脂。
[0020]还提供一种制造永磁转子的方法，包括:以以上描述的方法中的一种方法制造至少一个磁体组件；以及在转子磁轭上安装所述至少一个磁体组件。
[0021]在转子磁轭上安装所述至少一个磁体组件包括:将所述磁体组件装载至工具或导轨；以及使用所述工具或导轨将所述磁体组件引导至所述转子磁轭。
【附图说明】
[0022]现在将通过参考下面附图的示例来详细地描述本发明的实施方式，其中:
[0023]图1显示了永磁电机的剖视图；
[0024]图2显示了已知的永磁转子；
[0025]图3显示了根据本发明的一个方面的永磁转子；
[0026]图4显示了根据本发明的一个方面的永磁转子；
[0027]图5显示了根据本发明的一个方面的永磁转子；
[0028]图6显示了根据本发明的一个方面的磁体组件的立体图；
[0029]图7显示了图6中的磁体组件的端部视图；
[0030]图8显示了图6中的磁体组件的侧视图；
[0031]图9显示了图6中的磁体组件的沿图8中的剖面A-A剖切的剖视图；
[0032]图10显示了根据本发明的一个方面的磁体载体的立体图；
[0033]图11显不了图10的磁体载体的底部视图；
[0034]图12显示了图10的磁体载体的端部视图；
[0035]图13显示了图10的磁体载体的侧视图；
[0036]图14显示了图10的磁体载体的沿图12中的剖面A-A剖切的剖视图；
[0037]图15显示了分割的永磁体立体图。
【具体实施方式】
[0038]图3显示了根据本发明的实施方式的永磁转子I的一部分。从图3中可以看出，每一个磁体组件100包括磁体载体10、永磁体60和磁体保持件20，每一个磁体组件100机械地固定至转子磁轭2。磁体组件100可以通过任何合适的装置固定至转子磁轭2 ;在实施方式中显示了使用螺栓4使磁体组件固定至转子磁轭2。