[发明专利]用于磁化稀土永磁体的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及永磁体的磁化，并且更具体地，涉及使用一种或多种超导材料对布置在圆柱状结构中的磁体的磁化。

背景技术

许多发电机包括一个或多个电动机。这种电动机通常包括具有永磁体的转子，其中永磁体布置在转子的主体中。在旋转期间，具有永磁体的转子产生与定子相互作用的旋转磁场。该电磁相互作用导致将电磁能转换为驱动机器的机械运动。

通常有两种方法用于具有永磁体的转子组件。在一种方法中，在永磁体被布置在转子的主体中之前，对成形材料进行磁化以生成永磁体。该方法可能存在一些缺点。例如，完全磁化的永磁体件可能会经受与任意周围物体(诸如其它相邻或靠近的磁体)的电磁相互作用，这种相互作用反过来会增加它们的操作程序以及插入转子的复杂度。在第二种方法中，成形材料首先被布置在转子中，并且使用磁化器对永磁体进行磁化。这种方法通常被称作就地磁化过程。

第二种方法也可能存在一些缺点。仅举几个例子，能够生成用于磁化过程的足够磁场通量的传统电阻性磁化器的能量成本和制造成本可能是非常高的。例如，一些就地磁化器能够产生的小磁场仅足以磁化由具有低本征矫顽性的某些材料或品种(grades)(例如，阿尔尼科合金和铁氧体)、即易于退磁的材料制成的小的永磁体。然而，永磁体发电机的许多新兴应用，诸如风轮机应用、或者牵引(例如，磁轴承和磁制动)应用，将会受益于高矫顽性稀土永磁体材料的使用，这些高矫顽性稀土永磁体材料可能通常需要强的磁场。而且，随着永磁体尺寸的增加，由于典型的磁化器产生的不充足的场穿透性，使得永磁体的磁化变得越发困难。因此，应当意识到的是，由于除了经济考虑之外的物理限制，通过传统的难控制系统通常很难对这种材料进行就地磁化。因此，现在已认识到需要一种能够以高效的方式对稀土、高矫顽性材料进行磁化的磁化器。

发明内容

本发明的实施例一般涉及这种磁化。在一个实施例中，提供了一种超导磁化器组件。该组件包括线圈套件(pack)，其具有：包括第一超导磁体材料的内部线圈，该线圈配置成响应供给至该线圈的电流而生成第一磁场；以及包括第二超导磁体材料的外部线圈，外部线圈围绕内部线圈布置并配置成响应供给至外部线圈的电流而生成第二磁场。该线圈套件还包括容器，其配置成容置内部线圈和外部线圈。

在另一实施例中，提供一种配置成与磁化器组件一起使用的低温容器。该容器包括腔，以及弯曲外表面，其中腔配置成容置绕成跑道形状的超导磁体线圈并将该线圈维持在设定温度，弯曲外表面包围该腔并配置成在径向上与具有易于磁化的一种或多种材料的环形构件的表面接口。

在又一实施例中，提供一种配置成与磁化器组件一起使用的线圈套件。该线圈套件包括具有第一超导磁体材料的内部线圈，该线圈配置成响应供给至该线圈的电流而生成第一磁场。该组件还包括具有第二超导磁体材料的外部线圈，该外部线圈围绕第一线圈而布置并配置成响应供给至第二线圈的电流而生成第二磁场。此外，该套件包括一低温容器，其配置成容置内部线圈和外部线圈，并将内部线圈和外部线圈维持在设定的温度。

附图说明

当参照附图对以下的详细描述进行阅读时，将会更好地理解本发明的这些及其它的特征、方面和优点。在所有附图中，相同的标记表示相同的配件，在附图中：

图1是组件的实施例，其具有超导磁化器组件和布置在该磁化器组件中的转子，磁化器组件包括多个超导线圈，所述多个超导线圈配置成磁化转子中的永磁体块；

图2是用于图1的超导线圈的线圈配置的实施例，该线圈配置包括配置成减小线圈的峰值场的绝缘端部间隔物；

图3是配置成容置超导线圈的弯曲低温保持器的实施例的透视图，且该弯曲低温保持器允许线圈与环形转子接口，以促进转子内的永磁体的磁化；

图4是图3中的低温保持器的示意图示；

图5是包括超导磁化器组件和布置在该组件中的转子的组件的端部图示，该超导磁化器组件使用图3和图4的弯曲的低温保持器；

图6是配置成容置超导线圈的凹状低温保持器的一实施例的透视图，且该凹状低温保持器允许线圈与环形转子接口，以促进转子内的永磁体的磁化。

图7是图6的低温保持器的示意图；

图8是包括超导磁化器组件和布置在该组件内的转子的组件的实施例的端部图示，该超导磁化器组件使用图6和图7的凹状低温保持器；

图9是包括超导磁化器组件和布置在该组件内的转子的组件的实施例的端部图示，该超导磁化器组件使用外磁轭，其配置成增强永磁体材料中的场对齐，且该超导磁化器组件被设置成允许在一次操作中有3个磁极磁化。