[发明专利]极锁装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种极锁装置，一种磁场结构，和一种电机。

背景技术

永久磁体通常用于大型电机如电动机或发电机。这样的电机包括两个基本部件，即产生磁通的磁场，以及产生电动势和使电流流过磁场的电枢。所述电枢通常包括缠绕在定子上的导电线圈，而所述磁场通常包括设置在转子上的磁体。转子可以围绕定子，或反之亦然，磁体和线圈通过狭窄的空气隙面对对方。已建立的将永久磁体装载或安装到电机的磁场(或者磁场结构)上的方法包括各种步骤，例如将各个永久磁体磁极装入壳体，和将永久磁体磁极粘合到磁场(通常是转子)，将整个装置缠绕在玻璃纤维绑带中或者将其装入真空袋，将树脂泵入袋中，并且进行抽真空以使永久磁体磁极固定到转子体。这些方法伴随着不同问题，例如在将永久磁体固定到磁场所涉及的大量的且成本高的工作。例如，当磁体被粘合到磁场时，胶合剂必须被允许固化或凝固，这增加了总的装配时间。此外，如果永久磁体失效，有缺陷的磁体必须被去除并替换，这在玻璃纤维或树脂封套必须被打开且然后再重新密封时是困难的，使得维修复杂，并且执行起来代价昂贵。

永久磁体磁极(长度可以是几米长并且相应较重)在被安装到磁场前通常已经被磁化。因此，其可能被已经在磁场中就位的相反极性的其他永久磁体强力吸引，或者被其他松动的磁性物体例如机具或紧固件吸引。因此，永久磁体在安装过程中存在相当大的安全隐患。

在一种备选的磁体装载方法中，磁极和磁场结构成形为具有互补的外形。例如，磁场结构可以被构造为具有可以让磁极被推进其中的多个槽。磁极和槽被成形以使得槽包含和保持磁极。例如，槽和磁极可以具有互补的鸠尾型或T形的外形。这些有利的外形允许磁极被保持在槽内以使得磁极的径向运动被限制。通过这种方式，磁极不能“掉落”或沿磁场结构向侧面滑动，这例如是由于在装载过程中作用于其上的强磁力的结果。这样的槽的一端通常终止在转子体中，而另一端开放以允许磁极被插入。

虽然上面描述的外形在限制槽中的磁极的某些运动方面是有效的，但是限制磁极的轴向运动的问题仍然存在。由于各种设计原因，磁极的总长度(其可包括数个磁极片)可能短于磁场槽长度，因此仍然有“空的”槽部分。在电机运行时，磁极可能在其磁场槽内轴向移位，这例如是由于电机的振动、其他磁极或磁性部分的磁引力等所造成。结果，磁极会移位，或是磁极片之间的空隙会张开，所以电机的效率劣化。已知的对这一问题的解决方法包括设置定制的板，例如钢板，在槽中填充磁极的外端和磁场结构的外缘之间的空隙，并且将其用螺丝拧紧就位。然而，由于以上给出的原因这种人工干预会是危险的。此外，大型电机会很容易就有超过百个磁场槽，所以这种手动步骤会非常费时并且因此是昂贵的。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种限制磁极在电机的磁场结构上的运动的更好的方法，从而克服上述提到的问题。

本发明的目的通过权利要求1的极锁装置(pole-locking)，通过权利要求12的磁场结构，以及通过权利要求14的电机而达到。

根据本发明，一种用于限制在电机的磁场结构的磁场槽中保持的磁极的轴向运动的极锁装置包括：实现为在保持在磁场槽中的磁极上施加力的弹簧加载元件；实现为将弹簧加载元件保持在磁场槽中的壳体框架，以及实现为将极锁装置锚定在磁场槽中的锚固元件。

根据本发明的极锁装置的优点是它可以不需要任何紧固件如螺钉或螺栓而被插入磁场槽中。替代地，锚固元件将极锁装置简易地锚定在磁场槽中以使极锁装置可以根据需要被简易地闩锁就位或再解锁。此外，极锁装置可以完全不需要任何人工干预而被插入，例如在自动装载过程中。此外，因为极锁装置包括弹簧加载元件，极锁装置的长度可以适应磁极长度和/或极锁装置自身长度的变化，例如由于热膨胀导致的变化。这样，与现有技术中的方法相比，可以有效地避免材料的疲劳或失效。例如，在操作过程中为了将磁极保持就位而将钢板固定在磁场槽中以挤压磁极可能会同时有由于热膨胀带来的问题。例如钢板会损坏其挤压的磁极片，或者在钢板上作用的力会导致紧固件扭曲，以使得磁极不再被有效地固定在磁场槽中。根据本发明的极锁装置避免了这些已知的问题，因为弹簧加载元件允许这种力被有效地抵消，并且不需要紧固件来保持就位。

根据本发明，电机的磁场结构包括至少一个实现为容纳磁极的磁场槽，其中磁场槽包括接合装置，被成形为容纳根据本发明的极锁装置的锚固元件。

根据本发明，一种电机包括：这样的磁场结构；设置在磁场结构的磁场槽中的磁极；以及根据本发明的极锁装置，被设置为使得极锁装置的锚固元件与磁场槽的接合装置接合。