[发明专利]转子磁体啮合组件

说明书

技术领域

本发明涉及具有包括磁体（特别地，永久磁体）的转子的机电换能器的技术领域。特别地，本发明涉及一种机电换能器的转子装置的转子磁体啮合组件。此外，本发明涉及一种转子磁体装置、一种转子和一种机电换能器。此外，本发明涉及一种用于制造这种转子磁体啮合组件的方法。

背景技术

机电换能器是将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的机器。电动机是广泛使用的机电换能器，其使用磁场链将电能转换为机械能。发电机是也使用磁场链将机械能转换为电能的机电换能器。

机电换能器包括定子和转子。定子是表示机电换能器的固定部分的组件。转子可以表示机电换能器的相对于定子装置移动（特别地，相对于定子装置转动）的一个或多个部分。从而，转子可以包括相对于定子中包括的一个或多个线圈转动的磁体（例如，永久磁体）。

在大型电机中（尤其是在电动机和发电机中）在越来越大的程度上使用诸如稀土磁体之类的强永久磁体。这是由于与电激励相比，效率和健壮性提高。但是，关于实际应用，可能出现一些困难。材料（特别是稀土磁体的材料）可能相当脆，并无法单独通过螺栓而安全地固定。例如，可以通过例如胶合将磁体固定至转子轮缘。此外，在可以将磁体推向生产设置中的其他磁体和铁磁对象时处理个体磁体和得到每个磁体的正确位置可能是困难、耗时且特别危险的过程。因此，在转子组件处对永久磁体的安装和对准是困难且耗时的。此外，在机电换能器的操作期间，由于由定子造成的施加到转子上的非同步磁场所导致的涡电流，在转子内可能发生寄生功率损耗。

因此，可能需要在降低寄生功率损耗的同时便于将永久磁体安装至机电换能器的转子组件。

发明内容

该需要可以由根据独立权利要求的主题满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种转子磁体啮合组件，包括转子基板、第一磁极间极元件和第二磁极间极元件。所述第一磁极间极元件和所述第二磁极间极元件附着至所述转子基板，使得在所述第一磁极间极元件与所述第二磁极间极元件之间提供间隙，其中，所述第一磁极间极元件、所述第二磁极间极元件和所述转子基板形成凹陷，其中，所述凹陷适于以接纳磁体，以使得所述磁体固定至所述转子基板。

在该上下文中，术语“转子基板”可以指代针对机电换能器的转子使用的板，其中，磁体附着至转子，以引起流向对应定子的绕组的电流。

在该上下文中，术语“极间极元件”指代提供极间极的磁元件。在常见系统中，极间极被布置为磁体之间的分离元件，其中，极间极在极间极与磁体之间有间隙的情况下附着至转子表面。极间极元件提供了以下方法：该方法对流经转子的磁场进行组装和磁传送，同时还提供相邻转子导电结构之间的电隔离，以限制经由涡电流的寄生损耗。这降低了损耗并改进了机电换能器的效率，从而，来自定子的非同步磁场的影响可能在传统转子结构中导致显著损耗。

涡电流损耗可以由前向和后向转动的MMF（磁动势）在转子的永久磁体中引起。由于永久磁体（特别地，稀土磁体）的相对较高的电导率，所产生的涡电流损耗可以是显著的，并且可能导致实质温度升高并导致磁体的部分不可逆消磁，尤其是在具有高电负载、高转速或高极数（由磁体提供）的机器中。

因此，特别地，极间极元件可以布置在磁体之间，以通过利用磁材料填充两个磁体之间的空间并通过提供相邻转子导电结构之间的电隔离，降低涡电流损耗。

所描述的转子磁体啮合组件基于以下思想：通过使用所描述的组件，可以提供比其先前已提供的更小的极间极元件。具有更小极间极元件，则这些极间极元件内的电流流动可以更短，并且因此，在极间极区域中引发的涡电流损耗更低。可以针对每个转子设计而确定每个极间极元件的最优长度。

所描述的组件的基础是：对表面安装永久磁体拓扑转子的构造进行模块化，同时还允许转子拓扑构造抑制在转子内引发的任何寄生功率损耗。由于电枢磁动势场的非同步分量而引起的在分数绕组电机拓扑中特有的转子轭内的损耗可以使其摄入（uptake）在特定电机应用（例如，DD风力发电机）中禁止。调制器转子构造减小了转子内的涡电流流通，这降低了转子损耗并改进了效率。

在常见系统中，已经提供非完全模块化转子表面，其中，转子的整个表面由分离部件组成。为了降低涡电流损耗，使用了叠合式转子，其可能由于机械健壮性而在大型结构中禁止。