[发明专利]永磁体电机和用于电机的永磁体

说明书

技术领域

本发明的目的是根据权利要求1的前序部分的电机，根据权利要 求10的前序部分的用于电磁体的永磁体，以及根据权利要求13的前 序部分的用于制造永磁体的方法。

背景技术

永磁体常用于在电机中建立磁场。在永磁体电机中，永磁体被装 配到与电机的定子相距一气隙距离的转子中。永磁体被用于建立磁 场，所述磁场的磁通量穿过气隙到达定子。永磁体或者被装配在转子 的表面上，或者被装配在转子的导磁框架内部。转子与定子之间的气 隙可以与电机的轴平行，或者在所述气隙是径向的情况下与该轴垂 直。在具有径向气隙的电机中，转子处于定子的内部或外部。

本发明特别涉及表面装配的永磁体，以及利用永磁体磁化的并且 具有径向气隙的电机。永磁体由处在电机轴方向上的一个或更多永磁 体件构成，并且电机的每一个磁极在接近电机的周缘方向上具有一个 或更多平行永磁体件。电机可以具有外部转子或内部转子，并且永磁 体被装配在朝向定子的转子表面上。电机可以被设计成充当发电机或 电动机。此外，电机具有相当多的磁极，至少是十个，但是磁极数也 可以是几十个或者多达超过一百个磁极。电机的每磁极每相的典型沟 槽数是一个或两个。

在电机中，其目的是在气隙中建立在电机的磁极区域中尽可能均 匀地变化的磁通量密度。磁通量密度在磁极中部是最高的，在朝向磁 极边缘移动时理想地根据正弦曲线减小，并且在磁极边缘是零。如果 气隙输入通量(influx)的分布与纯弦形式偏差很大，则所述分布中 的谐波会导致力矩振动。特别在其中每磁极每相的沟槽数是一个或两 个并且具有大量磁极的永磁体电机中，由于定子齿导致的磁导波动 (permeance fluctuation)，空载会导致齿形力矩(cogging torque)。 在负载下，在定子绕组中流动的电流会导致产生力矩波纹的通量。在 负载下，所述齿形力矩与电流所导致的力矩波纹累加。规格确定指导 方针是，在空载期间使得齿形力矩不能超过标称力矩的1％。另一方面， 在标称负载下，力矩波纹不能超过标称力矩的2％。

比如基于稀土金属的NdFeBo[钕铁硼]磁体之类的强力永磁体通 常被用在永磁体电机中。其优选地提供足够的磁场但是相对脆弱，将 其精确地处理成预定形状通常较为困难、耗时并且昂贵。

把永磁体固定在转子的弯曲表面上需要进行处理。或者必须逐件 把转子表面处理成直的，或者必须把永磁体的下表面处理成凹的。除 了被用于装配的黏接之外，常常还必须利用磁极之间的固定装置来固 定永磁体。所述固定装置在转子的周缘方向上会侵占永磁体本身的宝 贵空间。

永磁体的规格对电机性能的影响是一个复杂的问题，其中有几个 因素常常会以冲突的方式影响结果。因此，最优的结果是许多因素的 组合效应。

先前已经从已公开专利申请JP 01-234038中获知永磁体电机， 其中横截面为六边形形状的永磁体被装配在转子表面上。转子的外周 缘在磁极处被处理成直的，在这种情况下，转子框架的横截面是多边 形。永磁体被定形成使得在永磁体的上表面上有直的中间段。所述中 间段尽可能小，以便获得最小齿形力矩。

发明内容

本发明的目的是开发一种新的永磁体结构解决方案以及一种新 的永磁体转子，其中已经消除了前面提到的问题，其制造起来较为便 宜，并且在空载期间和负载下都满足电机要求。为了实现这一点，所 述永磁体电机的特征在于权利要求1的特征部分中所指明的特征。根 据本发明的永磁体的特征在于权利要求10的特征部分中所指明的特 征。所述用于制造永磁体电机的方法的特征在于权利要求13的特征 部分中所指明的特征。本发明的一些优选实施例在从属权利要求中限 定。

根据本发明的解决方案将同时实现所述气隙流的所需正弦分布 以及对于永磁体的便宜制造和最后加工。在多磁极电机中确保所述正 弦性是特别重要的，其中每磁极和相的沟槽的绕组数是一个或两个。 在这些情况下，会突出沟槽谐波的有害影响。在技术上很难制造相对 于其顶表面成纯正弦的永磁体。相反，处理三个直平面表面相对容易。 由于在任何情况下都必须在压缩之后把永磁体的表面最后加工成其 预期形式，因此工作级的数目不会显著增多。