[发明专利]电机的场结构

说明书

技术领域

本发明描述了一种电机的场结构、磁极组件、电机以及在场结构中形成T形场槽的方法。

背景技术

永磁体通常用于诸如电动机或发电机的大型电机中。这种电机包括两个基本组成部分，即，用于产生磁通量的场以及用于生成电动势并用于传送跨过该场的电流的电枢。电枢通常包括缠绕在定子上的导电线圈，场通常包括布置在转子上的磁体。转子可以围绕定子，反之亦然，并且磁体和线圈跨过窄气隙彼此面对。将永磁体装载或安装到电机的场（或“场结构”）上的已确立的方法包括各种步骤，诸如，将各个永磁极封闭在外壳中，并且将永磁极胶粘到场（通常是转子），将整个布置结构缠绕在玻璃纤维带中或将其包封在真空袋中，将树脂泵入该袋中并且抽真空，以将永磁极加固到转子主体。这些方法伴随有各种问题，诸如将永磁体固定到场所带来的巨大且因而费用高昂的工作量。例如，当将磁体胶粘到场时，必须允许胶可以硬化或凝固，这增加了总的组装时间。此外，如果永磁体出现故障，则必须移除和更换掉有缺陷的磁体，如果必须打开然后再次密封玻璃纤维或树脂罩，这会出现困难，使得维护复杂并且执行成本高。

永磁极（可以为若干米长而且相当重）通常在它们被安装到场上之前就已经被磁化。因此，这些永磁极能够有力地吸引已经在场上就位的具有相反极性的其它永磁体，或者吸引其它失去磁性的物体，诸如工具或紧固件。因此，在安装过程中，永磁体存在相当大的安全隐患。由于这些原因，永磁体的处理需要特殊的机械和工具以及非常严格的工作流程控制，以避免潜在的危险状况。一种替代性方法包括首先将磁体装载到场上然后再磁化磁体，这可以避免有危险的人工操作，但是成本会非常高，因而在实现时是不可行的。

一种可能的方案包括将若干保持或抓握件布置到场的内表面上，从而使得这些能够将磁极保持就位。可以将保持件设计为允许从侧面推进磁极。保持件必须足够坚固，以抵挡作用在永磁体上的强大磁力。这种设计因此存在若干缺点，诸如，需要将许多相当坚固因而重的保持件附接到转子表面，这增加了转子的总重量。此外，保持件需要延伸超过磁体的上表面以便有效地将磁体保持就位，这可能需要较宽的气隙。

由于上述原因，将永磁体安装到电机的场的现有技术方法危险且难以执行，在维修期间存在问题或涉及成本高的机加工步骤。

发明内容

因此，本发明的一个目的是要提供一种将磁极固定在电机的场结构上并克服上述问题的更好的方法。

本发明这个目的是由权利要求1所述的场结构、权利要求6所述的磁极组件、权利要求12所述的电机以及权利要求14所述的在场结构中形成T形成场槽的方法实现的。

根据本发明，电机的场结构包括多个场槽，其中，场槽从场结构的第一表面延伸到场结构的主体中，并且其中，场槽包括大小被制成容纳磁极组件的T形横截面积，该磁体组件包括相应的横截面积。

这里，无衬线(sans-serif)字体中的字母T应该是直观的。用语“横截面积”应被理解为沿与实质上圆柱形的场的纵向轴线正交的方向穿过槽侧向地（即沿槽的宽度）截取的横截面的面积。

根据本发明的具有T形槽的场结构与已知的场结构相比具有很多优点。其中一个优点是，T形槽的几何形状提供了有利的大的表面积，以与磁体组件的相应表面积相作用，从而可以使磁体组件牢固地保持就位。此外，由于T形几何形状还允许与磁体组件的有利大小的公差，因此可以容易地将磁体组件插入T形槽中，或者在需要更换磁体组件时，从T形槽中移出磁体组件。

根据本发明，磁极组件包括附接到载体的极片（或称极芯，pole piece），其中，所述载体的至少一部分比极片宽，并且其中，所述载体包括一T形横截面积，其大小被制成可装配到根据本发明的场结构的T形场槽中。

这种简单的T形横截面形状使得可以利用经济的部件，例如由钢铁制成的简单矩形载体板，来构造磁体组件。然后，参见横截面，磁体的主体代表字母T中的“竖笔”，而较宽的载体板代表字母T的“横笔”。由于这种载体板是容易获得的标准化部件，因此可以特别经济地制造根据本发明的磁体组件。

根据本发明，电机包括电枢结构和根据本发明的场结构，以及被布置在所述场结构的场槽中的多个根据本发明的磁极组件。

根据本发明，一种在电机的场结构中形成T形场槽的方法包括如下步骤：

沿场结构的纵向长度移除槽宽度的场结构的材料，以形成具有平面基部和倾斜的侧面的沟部，其中，所述沟部的所述平面基部的宽度小于所述槽宽度；

进一步移除所述场结构的材料，从而使得所述平面基部的宽度基本等于所述槽宽度；以及