用于在电机中使用的具有一个或更多个凹槽的永磁体的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明涉及一种用于在电机中使用的一体式(one piece)永磁体，该永磁体包括具有深度d的凹槽，该深度d与永磁体的厚度相等。背景技术：2.永磁体机器，特别地具有单齿绕组的永磁体机器，往往会遭受由永磁体内感应的涡电流引起的涡电流损耗。涡电流会导致产生热量，从而造成电机的热过载和故障。一方面，涡电流是由电机气隙中的变化/脉动磁场引起的，气隙场的脉动取决于电机定子的开槽(grooving)和电流馈送。另一方面，涡电流是由向电机的单齿绕组馈送电流而引起的磁流变化造成的。3.为了减少涡电流损耗，一方面已知的是将永磁体分割成彼此分离的多个永磁体段(例如见ep 1 976 096a2)，其中多个永磁体段被彼此隔离并接合在一起。单独永磁体段的数量取决于电机的特定几何形状。4.另一方面，通过线侵蚀切割在永磁体中切出凹槽。在永磁体中形成凹槽后，可以用绝缘材料进行填充，该绝缘材料例如为聚合物塑料，特别地为丙烯酸塑料。技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种永磁体，它易于生产且具有优良的涡电流损耗特性和机械稳定性以用于在电机中使用。6.该目的通过独立权利要求得到了解决。据此，一种用于在电机中使用的一体式永磁体包括具有深度d的凹槽，该深度d与永磁体的厚度相等。凹槽具有曲折路线(course)，其分段(subsection)具有字母s或字母z的形式。7.字母s或字母z的形式意味着，凹槽的路线在第一旋转方向即顺时针或逆时针方向上具有至少一个超过90°的方向变化，以及在相反的旋转方向上具有另一任意角度的方向变化，该任意角度特别地是至少10°的角度，特别地是至少20°的角度，特别地是至少45°的角度，特别地是至少90°的角度。8.凹槽减少了永磁体的涡电流损耗。遵循字母s或字母z的形式分段的凹槽使得永磁体的稳定性增加。9.有利地，曲折路线包括一系列有规律的曲折部。分段是该系列中单个曲折部的一部分，特别地是该系列中第一曲折部或最后曲折部的一部分。如果分段位于机械上受力最大的区域处，稳定性就会得到优化改善。10.特别地，分段的长度是该分段作为一部分所属的曲折部的整个长度的最多二分之一；特别地，分段的长度是该分段作为一部分所属的曲折部的整个长度的三分之一；特别地，分段的长度是该分段作为一部分所属的曲折部的整个长度的五分之一；特别地，分段的长度是该分段作为一部分所属的曲折部的整个长度的七分之一；特别地，分段的长度是该分段作为一部分所属的曲折部的整个长度的十分之一。即，分段是整体的一部分，且并不影响凹槽的整个路线。11.有利地，曲折部具有相当的长度，和/或分段打破曲折路线的规律性。12.此外，凹槽，特别是每个曲折部，可以包括直线，该直线的长度为至少30mm，特别地为至少50mm，特别地为至少70mm，特别地为至少100mm。13.此外，本发明的这一目的是通过一种用于在电机中使用的一体式永磁体来解决的，该永磁体包括具有深度d的凹槽，该深度d等于永磁体的厚度，其中该凹槽具有螺旋路线。凹槽包括具有字母s或字母z形式的分段。具有这种分段的螺旋形式增加了中空柱体的机械稳定性。14.在中空柱体式永磁体的情况下，其厚度与中空柱体壁的厚度相对应。15.有利地，该螺旋路线包括一系列有规律的螺旋圈(turn)。分段是该系列中单个螺旋圈的一部分，特别地是该系列中第一螺旋圈或最后螺旋圈的一部分。16.此外，分段的长度可以是该分段作为一部分所属的螺旋圈的整个长度的最多二分之一；特别地，分段的长度可以是该分段作为一部分所属的螺旋圈的整个长度的三分之一；特别地，分段的长度可以是该分段作为一部分所属的螺旋圈的整个长度的五分之一；特别地，分段的长度可以是该分段作为一部分所属的螺旋圈的整个长度的七分之一；特别地，分段的长度可以是该分段作为一部分所属的螺旋圈的整个长度的十分之一。17.有利地，螺旋圈具有相当的长度，和/或分段打破螺旋路线的规律性。18.在优选的实施方式中，一体式永磁体包括不止一个分段。这些分段可以是不同的曲折部或不同的螺旋圈的一部分。19.有利地，该分段包括弧形，该弧形的半径小于6mm，特别地小于3mm，特别地小于2mm，特别地小于1mm，特别地小于0.75mm。此外，该分段可以具有至少一个超过90°的弧形角度，特别地至少两个超过90°的弧形角度，和/或具有至少一个超过90°的方向变化，特别地至少两个超过90°的方向变化。20.在优选的实施方式中，凹槽填充有绝缘材料，该绝缘材料特别地是聚合物塑料，以及特别地是丙烯酸塑料，以及永磁体由下述材料构成或包括下述材料：该材料特别地是烧结材料，该材料由钕、铁和硼的合金或者钐和钴的合金构成，或者该材料包括钕、铁和硼的合金或者钐和钴的合金。附图说明21.当考虑到下面的详细描述时，本发明将得到较好的理解，并且除上述目的外的其他目的也将变得明显。这种描述参考了附图，其中：22.图1a至图1c示出了具有曲折凹槽的一体式永磁体的第一示例性实施方式；23.图2a至图2c示出了具有螺旋凹槽的一体式永磁体的第二示例性实施方式；24.图3示出了第三示例性实施方式；以及25.图4示出了第四示例性实施方式。具体实施方式26.图1a至图1c示出了具有立方体形状的一体式永磁体的第一示例性实施方式。该永磁体沿着由坐标轴x和y所跨越的平面延伸，并且包括厚度d。27.永磁体包括凹槽10，该凹槽的深度等于永磁体的厚度d，即，凹槽10延伸穿过永磁体的整个厚度。凹槽10具有曲折路线，该曲折路线包括一系列的三个有规律的曲折部11、12和13。第一曲折部11从第一端部10a延伸到点10b，第二曲折部12从点10b延伸到点10c，以及第三曲折部从点10c延伸到第二端部10d。所有曲折部11、12和13都具有相当的长度和相当的形式，这使得曲折路线具有规律性。凹槽具有四条直线，其长度大约为距离l。28.第三曲折部13包括具有字母s形式的分段14。分段14打破了曲折路线从点15到点16的规律性，并且只是一个单一曲折部的一部分，即第三曲折部的一部分。取决于视角，第三曲折部是该系列的第一曲折部或最后曲折部。分段14包括方向相反的两个方向变化。按照箭头17所示的方向沿着凹槽1，方向以具有逆时针角度α的弧形变化，如箭头18所示，以及方向以具有顺时针角度β的弧形变化，如箭头19所示，即沿着相反的方向变化。角度α约为170°，以及角度β约为130°，即方向变化一次为170°以及一次为130°。这意味着方向变化至少一次超过了90°。具有角度α和β的两个弧形的半径约为0.5mm。29.分段14的长度远小于该分段14所属的第三曲折部13的整个长度。分段14大约是整个第三曲折部13的八分之一。30.所述分段增加了永磁体的机械稳定性。在电机中应用永磁体期间或者在制造过程中的磁化期间会出现机械应力。例如，机械力想要将永磁体最前面的部分沿着图1c中箭头所示的方向移动，该最前面(foremost)的部分在图1c中由虚线包围。这使得在位置m处产生极大的机械应力。但这种应力可以减小，因为分段14由于其路线而吸收了机械力。31.图2a至图2c示出了具有中空柱体形式的一体式永磁体的第二示例性实施方式。中空柱体的壁厚度d等于凹槽20的深度，即，凹槽20延伸穿过永磁体的整个厚度。凹槽20具有螺旋形路线，该螺旋形路线包括一系列的四个螺旋圈21、22、23和24。第一螺旋圈21从点20a延伸到点20b，第二螺旋圈22从点20b延伸到点20c，第三螺旋圈23从点20c延伸到点20d，以及第四螺旋圈24从点20d延伸到点20e。所有螺旋圈21、22、23和24都具有相当的长度和相当的形式，这使得螺旋路线具有规律性。32.第四螺旋圈24包括具有字母z形式的分段25。分段25打破了螺旋路线从点26到点27的规律性，并且只是一个单一螺旋圈的一部分，即第四螺旋圈的一部分。取决于视角，第四螺旋圈是该系列的第一螺旋圈或最后螺旋圈。按照箭头28所示的方向沿着凹槽20，方向以具有顺时针角度α的弧形变化，如箭头29所示，以及方向以具有逆时针角度β的弧形变化，如箭头30所示，即沿着相反的方向变化。角度α约为60°，以及角度β约为160°，即方向变化一次为60°以及一次为160°。这意味着方向变化至少一次超过了90°。33.分段25的长度远小于第四螺旋圈24的整个长度。34.图3和图4示出了替代性实施方式。图3示出了具有两个分段的实施方式，以及图4示出了一种实施方式，在该实施方式中一个分段包括彼此直接相随的字母s和字母z两者。35.尽管示出和描述了本发明的当前优选实施方式，但应明确理解的是，本发明并不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内以其他不同方式实施和实践。









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