[发明专利]使用变化的磁化强度制造磁通聚焦磁体

说明书

描述了一种用于制造永磁体（250、350）的设备（460）和一种方法。设备（460）包括（a）模具（470）；（b）第一磁装置（461）和第二磁装置（464）；（c）模件；以及（d）用于空间引导和/或改变磁通量的磁性元件（480）。磁性元件位于在第一磁装置和第二磁装置之间延伸的区域中并可移动地支撑在该区域中，使得在第一位置（480a）中，给出第一空间磁通量分布，并且在第二位置（480b）中，给出不同于第一空间磁通量分布的第二空间磁通量分布。进一步描述了利用所述方法制造的磁体（350）和包括这种磁体（350）的机电换能器（140）以及风力涡轮机（100）。

技术领域

本发明涉及用于制造永磁体的设备和方法。此外，本发明涉及利用所述方法制造的磁体，以及包括至少一个这种磁体的机电换能器和风力涡轮机。

背景技术

永磁材料用于多个不同的应用领域。可能在技术上和经济上最重要的应用领域为机电换能器，即电动机和发电机。配备有至少一个永磁体（PM）的电动机借助于绕组或线圈产生临时变化的磁场将电能转换为机械能。该临时变化的磁场与PM的磁场相互作用，PM的磁场例如在电动机的转子组件相对于定子组件的旋转运动中产生。在物理上互补的方式中，发电机将机械能转换成电能。

发电机为用于产生电能的任何发电厂的核心部件。这适用于直接捕获机械能的发电厂，例如，水力发电装置、潮汐发电装置和也称为风力涡轮机的风力发电装置。然而，这也适用于发电厂，该发电厂（i）首先使用例如来自燃烧化石燃料或来自核能的化学能，以产生热能，并且（ii）其次借助于适当的热力学过程将所产生的热能转换成机械能。

发电机的效率可能是优化电能生产的最重要因素。对于PM发电机，必要的是，由永磁体（PM）产生的磁通量很强。这可以利用烧结的稀土磁体，例如，使用FeNdB材料成分来最佳实现。然而，由PM装置或PM工件产生的空间磁场分布也对发电机效率产生影响。在后一种情况下，当使用具有不均匀磁畴排列图案的PM装置时，往往是有利的，其产生有意地不均匀的磁场强度或磁通密度，特别是在转子组件和定子组件之间的气隙中。

已知在PM装置中配置非均匀磁畴排列图案以便实现所谓的“磁通聚焦”。WO2012/141932A2公开了PM磁体布置，在该布置中，组合不同磁化的PM装置，使得实现“磁聚焦”。EP3 276 642 A1公开了一种具有聚焦磁性排列图案的烧结稀土PM，其具有单件式PM主体。EP2 762 838 A2公开了用于制造PM的设备和方法，其中在烧结过程期间施加不均匀的外部磁场，以便在不同方向上磁化PM的不同区域。

磁通量提供了气隙磁通密度的大幅增加，这导致机电换能器、诸如用于直接驱动风力涡轮机的发电机的更高扭矩/功率。因此，在不久的将来，对磁通聚焦永磁体（FFPM）工件/装置的需求将会增加。然而，与光学器件类似的可以通过所谓的（磁）焦距来表征的磁聚焦的期望强度或程度取决于具体的应用领域。因此，制造不同类型的FFPM工件是昂贵的，因为对于具有不同焦距的FFPM工件来说，需要用于压实、磁化和烧结磁性粉末的不同设备。

可能需要促进磁通聚焦永磁体（FFPM）工件的制造。

发明内容

根据独立权利要求的主题可以满足这种需要。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造永磁体、特别是烧结永磁体的设备。所提供的设备包括（a）模具，该模具具有用于接收永磁体材料粉末的模腔；（b）第一磁装置和第二磁装置，其用于产生用于磁化容纳在模腔内的粉末的磁通量；（c）用于压实容纳在模腔内的粉末的模件；以及（d）用于空间引导和/或改变磁通量的磁性元件。磁性元件位于在第一磁装置和第二磁装置之间延伸的区域中并可移动地支撑在该区域中，使得在磁性元件的第一位置中，至少在模腔内给出第一空间磁通量分布，并且在磁性元件的第二位置中，至少在模腔内给出第二空间磁通量分布。第二空间磁通量分布不同于第一空间磁通量分布。