專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)、磁極組件、電機(jī)以及在場(chǎng)結(jié)構(gòu)中形成T形場(chǎng)槽的方法。
背景技術(shù)：
永磁體通常用于諸如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的大型電機(jī)中。這種電機(jī)包括兩個(gè)基本組成部分，即，用于產(chǎn)生磁通量的場(chǎng)以及用于生成電動(dòng)勢(shì)并用于傳送跨過(guò)該場(chǎng)的電流的電樞。電樞通常包括纏繞在定子上的導(dǎo)電線(xiàn)圈，場(chǎng)通常包括布置在轉(zhuǎn)子上的磁體。轉(zhuǎn)子可以圍繞定子，反之亦然，并且磁體和線(xiàn)圈跨過(guò)窄氣隙彼此面對(duì)。將永磁體裝載或安裝到電機(jī)的場(chǎng)(或“場(chǎng)結(jié)構(gòu)”)上的已確立的方法包括各種步驟，諸如，將各個(gè)永磁極封閉在外殼中，并且將永磁極膠粘到場(chǎng)(通常是轉(zhuǎn)子)，將整個(gè)布置結(jié)構(gòu)纏繞在玻璃纖維帶中或?qū)⑵浒庠谡婵沾?中，將樹(shù)脂泵入該袋中并且抽真空，以將永磁極加固到轉(zhuǎn)子主體。這些方法伴隨有各種問(wèn)題，諸如將永磁體固定到場(chǎng)所帶來(lái)的巨大且因而費(fèi)用高昂的工作量。例如，當(dāng)將磁體膠粘到場(chǎng)時(shí)，必須允許膠可以硬化或凝固，這增加了總的組裝時(shí)間。此外，如果永磁體出現(xiàn)故障，則必須移除和更換掉有缺陷的磁體，如果必須打開(kāi)然后再次密封玻璃纖維或樹(shù)脂罩，這會(huì)出現(xiàn)困難，使得維護(hù)復(fù)雜并且執(zhí)行成本高。永磁極(可以為若干米長(zhǎng)而且相當(dāng)重)通常在它們被安裝到場(chǎng)上之前就已經(jīng)被磁化。因此，這些永磁極能夠有力地吸引已經(jīng)在場(chǎng)上就位的具有相反極性的其它永磁體，或者吸引其它失去磁性的物體，諸如工具或緊固件。因此，在安裝過(guò)程中，永磁體存在相當(dāng)大的安全隱患。由于這些原因，永磁體的處理需要特殊的機(jī)械和工具以及非常嚴(yán)格的工作流程控制，以避免潛在的危險(xiǎn)狀況。一種替代性方法包括首先將磁體裝載到場(chǎng)上然后再磁化磁體，這可以避免有危險(xiǎn)的人工操作，但是成本會(huì)非常高，因而在實(shí)現(xiàn)時(shí)是不可行的。一種可能的方案包括將若干保持或抓握件布置到場(chǎng)的內(nèi)表面上，從而使得這些能夠?qū)⒋艠O保持就位?？梢詫⒈３旨O(shè)計(jì)為允許從側(cè)面推進(jìn)磁極。保持件必須足夠堅(jiān)固，以抵擋作用在永磁體上的強(qiáng)大磁力。這種設(shè)計(jì)因此存在若干缺點(diǎn)，諸如，需要將許多相當(dāng)堅(jiān)固因而重的保持件附接到轉(zhuǎn)子表面，這增加了轉(zhuǎn)子的總重量。此外，保持件需要延伸超過(guò)磁體的上表面以便有效地將磁體保持就位，這可能需要較寬的氣隙。由于上述原因，將永磁體安裝到電機(jī)的場(chǎng)的現(xiàn)有技術(shù)方法危險(xiǎn)且難以執(zhí)行，在維修期間存在問(wèn)題或涉及成本高的機(jī)加工步驟。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種將磁極固定在電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)上并克服上述問(wèn)題的更好的方法。本發(fā)明這個(gè)目的是由權(quán)利要求I所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)、權(quán)利要求6所述的磁極組件、權(quán)利要求12所述的電機(jī)以及權(quán)利要求14所述的在場(chǎng)結(jié)構(gòu)中形成T形成場(chǎng)槽的方法實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)場(chǎng)槽，其中，場(chǎng)槽從場(chǎng)結(jié)構(gòu)的第一表面延伸到場(chǎng)結(jié)構(gòu)的主體中，并且其中，場(chǎng)槽包括大小被制成容納磁極組件的T形橫截面積，該磁體組件包括相應(yīng)的橫截面積。這里，無(wú)襯線(xiàn)(sans-serif)字體中的字母T應(yīng)該是直觀的。用語(yǔ)“橫截面積”應(yīng)被理解為沿與實(shí)質(zhì)上圓柱形的場(chǎng)的縱向軸線(xiàn)正交的方向穿過(guò)槽側(cè)向地(即沿槽的寬度)截取的橫截面的面積。根據(jù)本發(fā)明的具有T形槽的場(chǎng)結(jié)構(gòu)與已知的場(chǎng)結(jié)構(gòu)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，T形槽的幾何形狀提供了有利的大的表面積，以與磁體組件的相應(yīng)表面積相作用，從而可以使磁體組件牢固地保持就位。此外，由于T形幾何形狀還允許與磁體組件的有利大小的公差，因此可以容易地將磁體組件插入T形槽中，或者在需要更換磁體組件時(shí)，從T形槽中移出磁體組件。根據(jù)本發(fā)明，磁極組件包括附接到載體的極片(或稱(chēng)極芯，pole piece)，其中，所述載體的至少一部分比極片寬，并且其中，所述載體包括一 T形橫截面積，其大小被制成可·裝配到根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)結(jié)構(gòu)的T形場(chǎng)槽中。這種簡(jiǎn)單的T形橫截面形狀使得可以利用經(jīng)濟(jì)的部件，例如由鋼鐵制成的簡(jiǎn)單矩形載體板，來(lái)構(gòu)造磁體組件。然后，參見(jiàn)橫截面，磁體的主體代表字母T中的“豎筆”，而較寬的載體板代表字母T的“橫筆”。由于這種載體板是容易獲得的標(biāo)準(zhǔn)化部件，因此可以特別經(jīng)濟(jì)地制造根據(jù)本發(fā)明的磁體組件。根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)包括電樞結(jié)構(gòu)和根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，以及被布置在所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)槽中的多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的磁極組件。根據(jù)本發(fā)明，一種在電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)中形成T形場(chǎng)槽的方法包括如下步驟
沿場(chǎng)結(jié)構(gòu)的縱向長(zhǎng)度移除槽寬度的場(chǎng)結(jié)構(gòu)的材料，以形成具有平面基部和傾斜的側(cè)面
的溝部，其中，所述溝部的所述平面基部的寬度小于所述槽寬度；
進(jìn)一步移除所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)的材料，從而使得所述平面基部的寬度基本等于所述槽寬度；
以及
進(jìn)一步移除所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)的材料，并且通過(guò)沿所述溝部的每個(gè)長(zhǎng)邊形成側(cè)面凹陷延伸所述平面基部，從而使得所述平面基部的寬度寬于所述槽寬度?？梢酝ㄟ^(guò)任何適當(dāng)?shù)倪^(guò)程(諸如銑削或磨制)來(lái)移除場(chǎng)結(jié)構(gòu)材料。在第二步驟中，其中平面基部的寬度形成為基本等于槽寬度，形成無(wú)襯線(xiàn)字體字母T的“豎筆”，其中此“豎筆”優(yōu)選基本垂直于所述平面基部。在第三步驟中，側(cè)面凹陷形成為從所述豎筆向外延伸并且給出無(wú)襯線(xiàn)字體字母T的“橫筆”。當(dāng)然，“豎筆”將相對(duì)寬，“橫筆”相對(duì)短，并且對(duì)字母T的任何涉及都僅是為了輔助描述。在以上列出的步驟中，銑削或磨制此T形形狀是相對(duì)經(jīng)濟(jì)的，這是因?yàn)椴酆痛朋w組件之間一定程度的公差滿(mǎn)足需要并且因此不需要高度的精確度。此外，沿槽長(zhǎng)度的公差波動(dòng)不會(huì)降低槽的功能。為了這些原因，執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法很經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明的尤其有利的實(shí)施例和特征由獨(dú)立權(quán)利要求給出，如下文的描述所示。在一類(lèi)權(quán)利要求的上下文中描述的特征可以等同應(yīng)用于另一類(lèi)權(quán)利要求。視情況可以結(jié)合不同類(lèi)權(quán)利要求的特征，以獲得其它實(shí)施例。如上文所指出的，電機(jī)的場(chǎng)可以靜止或者可以轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，特別是在發(fā)電機(jī)中，線(xiàn)圈布置在定子上，而磁體布置在轉(zhuǎn)子上。因此，在不以任何方式限制本發(fā)明的情況下，在下文中可以互換使用術(shù)語(yǔ)“轉(zhuǎn)子”以及“場(chǎng)結(jié)構(gòu)”或“場(chǎng)”。轉(zhuǎn)子可以布置在定子內(nèi)部，反之亦然，從而使得磁體與線(xiàn)圈分離窄的氣隙。下面，可以假設(shè)轉(zhuǎn)子布置在定子周?chē)?，即，在定子外偵牝并且磁體布置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部或內(nèi)凹面上。這種布置方式允許有利的大的發(fā)電機(jī)直徑和相關(guān)聯(lián)的高功率。為了簡(jiǎn)化，在下文中，術(shù)語(yǔ)“磁極片”或“磁極”可以分別簡(jiǎn)化稱(chēng)為“極片”或“極”。此外，可以假設(shè)轉(zhuǎn)子具有大體圓柱形形狀，并且場(chǎng)槽基本上縱向地布置在轉(zhuǎn)子上，gp，基本上平行于轉(zhuǎn)子的縱向軸線(xiàn)或轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)。優(yōu)選地，為了有助于轉(zhuǎn)子和磁體組件的快速安裝或裝載，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子槽在轉(zhuǎn)子的第一表面或內(nèi)表面包括槽寬度(用布置在定子周?chē)耐廪D(zhuǎn)子為例)，該槽寬度至少與布置在轉(zhuǎn)子槽中的磁極組件的極片一樣寬，或者僅比磁極片稍寬。因此優(yōu)選地，T形轉(zhuǎn)子槽形成為在場(chǎng)槽和布置在場(chǎng)槽中的磁極組件主體之間提供至多5_的間隙，更優(yōu)選至多2_，最優(yōu)選至多O. 5_。槽和磁體組件之間的小間隙足以提供一定程度的公差并且在操作機(jī)器期間容納基部和/或幾片的熱膨脹，同時(shí)還使得磁體組件可以容易地插入槽或在需要時(shí)從槽中移出。當(dāng)然，對(duì)于磁極組件的不同部件或區(qū)域，間隙可以稍微變化。例如，基板的沿其露出的長(zhǎng)邊緣的凹槽和上表面之間的間隙可以不同于磁極的縱向側(cè)面和轉(zhuǎn)子槽的長(zhǎng)邊邊緣之間的間隙?！ぴ陔姍C(jī)操作期間將磁體牢固地保持在槽中是非常重要的。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，場(chǎng)槽包括平面基部，該平面基部比槽寬度要寬至少該槽寬度的2%。由字母T的較長(zhǎng)“橫筆”導(dǎo)致的寬度差異提供位于槽中的磁體組件的內(nèi)部槽表面和外表面之間的有利大的接觸面積。因此，例如與槽/磁體組件的有角或楔形榫幾何形狀相比，在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子槽的T形幾何形狀提供改進(jìn)的物理接觸。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子槽從轉(zhuǎn)子的第一側(cè)延伸到轉(zhuǎn)子的第二側(cè)，并且在到達(dá)第二側(cè)之前終止。例如，轉(zhuǎn)子槽可以形成為從轉(zhuǎn)子的制動(dòng)盤(pán)側(cè)延伸到輪轂側(cè)，并且可以終止在與輪轂側(cè)相距一定距離處，從而使得轉(zhuǎn)子槽在輪轂側(cè)閉合并且在制動(dòng)盤(pán)側(cè)開(kāi)口。以此方式，磁極已經(jīng)被固定在一端，即閉合的輪轂端，并且不需要在額外步驟中被固定。一般而言，制動(dòng)盤(pán)擰到或栓接到轉(zhuǎn)子的制動(dòng)盤(pán)側(cè)，從而使得制動(dòng)盤(pán)可以用于將磁體保持在轉(zhuǎn)子槽中。當(dāng)然，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，可以通過(guò)諸如終止件(諸如膠粘或保持就位在磁極的末端和擰在轉(zhuǎn)子末端上的制動(dòng)盤(pán)之間的鋼板)的任何適當(dāng)裝置將槽的磁極固定就位，從而使得在磁極末端和轉(zhuǎn)子邊緣之間的轉(zhuǎn)子槽中沒(méi)有“空的空間”。優(yōu)選地，磁體組件被成形為牢固地裝配到轉(zhuǎn)子的T形槽中。然而，由于對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然的各種原因，對(duì)磁體本身進(jìn)行成形以匹配T形槽是不可行的。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，載體包括大小根據(jù)場(chǎng)槽的平面基部而定的基板。例如利用緊固件或通過(guò)粘合劑粘合可以將磁極片附接到基板?？梢詫⑤d體制造為單個(gè)部件。因此，為了確保磁極片的下側(cè)與轉(zhuǎn)子表面對(duì)齊，可以銑削這種整體式載體板，以獲得T形形狀，其具有用于裝配到T形轉(zhuǎn)子槽的側(cè)面凹槽或凹陷中的較寬外邊緣，和用于支撐磁極片的較窄區(qū)域，該較窄區(qū)域比T形轉(zhuǎn)子槽的“豎筆”窄。然而，這種T形整體式載體必須通過(guò)銑削或機(jī)加工形成，以獲得所需形狀，這會(huì)增加電機(jī)的總成本。因此，在本發(fā)明的尤其優(yōu)選實(shí)施例中，載體包括布置在基板和極片之間的中間板。在這種實(shí)施例中，基板和中間板都可以是簡(jiǎn)單的矩形板，并且可以利用諸如焊接、栓接或粘合劑粘合的任何成本效益好的技術(shù)來(lái)連接。中間板的優(yōu)點(diǎn)在于中間層的厚度可以有效地使磁極片升高一定高度，從而使得磁極片和定子線(xiàn)圈之間的氣隙可以保持有利的窄。中間板在寬度上可以比磁極片窄，例如減少使用的鋼板量。然而，這種窄的中間板因而提供用于附接到磁極片的較小的表面積，并且可能不足以克服作用在其上的強(qiáng)力來(lái)固定磁體。因此，優(yōu)選地，中間板的寬度與極片的寬度相對(duì)應(yīng)，從而使得中間板幾乎與T形槽的豎筆一樣寬。中間板的厚度可以是允許與基板和磁極片牢固結(jié)合的任意合適厚度。然后可以使用較薄的中間板，從而以?xún)?nèi)嵌方式將磁極片布置在轉(zhuǎn)子槽中?；蛘?，可以使用較厚的中間板，從而將磁極片的較低水平面升高到轉(zhuǎn)子表面上方。然而，在本發(fā)明尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，中間板的高度是這樣的，即，當(dāng)磁極組件被布置在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子槽中時(shí)，使得附接到載體的極片表面基本布置在轉(zhuǎn)子內(nèi)表面的水平面上。換言之，磁極片的基部既不低于也不高于內(nèi)轉(zhuǎn)子表面。這種布置方式已經(jīng)顯示出提供在定子線(xiàn)圈中感生有利地平滑的正弦電壓和電流的均勻磁場(chǎng)，并且因此此布置方式改進(jìn)發(fā)電機(jī)性能。磁極的基部位于場(chǎng)表面上方的布置方式被證明不是最佳設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@伴隨著材料浪費(fèi)和不利的氣隙。在磁極基部低于場(chǎng)的外表面的布置方式中，所產(chǎn)生的磁通量將不會(huì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子最佳地流動(dòng)，并且因此發(fā)電機(jī)不那 么高效地運(yùn)行?？梢圆捎酶鞣N步驟來(lái)優(yōu)化電機(jī)的性能。例如，可以調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)齒槽轉(zhuǎn)矩。因此，在本發(fā)明尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子槽被布置為相對(duì)于場(chǎng)結(jié)構(gòu)的縱向軸向成一傾斜角。磁極的磁極片以交錯(cuò)方式穿過(guò)定子線(xiàn)圈，而不是磁極的磁極片同時(shí)穿過(guò)定子線(xiàn)圈(對(duì)于被布置為與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)或縱向軸線(xiàn)平行的轉(zhuǎn)子槽即是如此)。其結(jié)果是有利地減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩，給出更平穩(wěn)的發(fā)電機(jī)操作。小的偏移或傾斜角足以獲得運(yùn)行情況的這種改進(jìn)。例如，對(duì)于直徑為3米、長(zhǎng)度為I米并且具有96個(gè)轉(zhuǎn)子槽的轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子槽外端之間30mm的偏移對(duì)應(yīng)約I. V的傾斜角，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的傾斜角帶來(lái)對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的有利減小。這種對(duì)角的或傾斜的轉(zhuǎn)子槽的基部或底面是不均勻的(對(duì)于“平直”轉(zhuǎn)子槽即是如此)。對(duì)于具有被布置在內(nèi)部的磁體的轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，并且以轉(zhuǎn)子槽的中部作為參考，轉(zhuǎn)子槽的外端將稍微高于中部。此外，在轉(zhuǎn)子的一端，槽底面將沿一個(gè)方向(例如向左)傾斜或偏斜，而在轉(zhuǎn)子的另一端，槽底面將沿另一方向(例如稍微向右)傾斜。這意味著，如果對(duì)于同一槽中的所有極片使用相同類(lèi)型的載體，則面對(duì)氣隙的磁體表面將是不規(guī)則的并且會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定的磁場(chǎng)。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)使用傾斜的轉(zhuǎn)子槽時(shí)，載體包括布置在基板上的楔形中間板，從而使得極片相對(duì)于載體的基部?jī)A斜，以便補(bǔ)償轉(zhuǎn)子槽的彎曲。以此方式，磁極片的下側(cè)仍可以布置為與轉(zhuǎn)子內(nèi)表面基本對(duì)齊，從而使得磁極片總是被布置為與定子線(xiàn)圈基本成直角。這確保了均勻的磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)線(xiàn)與轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)表面基本成直角地行進(jìn)。這里描述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尤其適合用于諸如風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的大型電機(jī)中。具體地，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和磁體組件適于直接驅(qū)動(dòng)式風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，例如，以約IOrpm的相對(duì)低的轉(zhuǎn)速操作的直接驅(qū)動(dòng)式風(fēng)力渦輪機(jī)。與傳統(tǒng)的齒輪式風(fēng)力渦輪機(jī)相反，直接驅(qū)動(dòng)式渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)，即可以省掉復(fù)雜、重型且已發(fā)生故障的構(gòu)件以及輔助冗長(zhǎng)的布線(xiàn)。此夕卜，在直接驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī)中，維護(hù)和維修(對(duì)位于極高的機(jī)艙中的離岸發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)成本很高)簡(jiǎn)單很多(因此更加便宜)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)結(jié)合有利的低重力的單獨(dú)構(gòu)件。此外，組件或磁體的裝載很簡(jiǎn)單，并且最佳地形成氣隙，同時(shí)還允許有利小的轉(zhuǎn)子外徑。


根據(jù)下文的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖考慮，本發(fā)明的其它目的和特征將變得明顯。然而應(yīng)該理解，附圖僅是出于例示的目的而設(shè)計(jì)的，不應(yīng)作為限制本發(fā)明的限定。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁體組件，其處于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的T形槽中；
圖2不出了圖I磁體組件的另一視 圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中形成T形槽的方法中的步驟 ；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的磁體組件的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的對(duì)象。附圖中的物體不一定是按比例繪制的。特別地，轉(zhuǎn)子槽或磁體組件的相對(duì)長(zhǎng)度和寬度可以不與這些部件的實(shí)際實(shí)施例的長(zhǎng)度和寬度相對(duì)應(yīng)，它們僅僅是為了清楚起見(jiàn)而被這樣描繪。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁體組件3。這里，磁體組件3包括上面安裝有中間板33的基板32。磁極片31安裝在中間板33上。這里，被小氣隙分隔的四個(gè)這種磁極片31布置在載體32、33上。當(dāng)然，此數(shù)量?jī)H是示例性的。中間板33被點(diǎn)焊到基板32上，其中焊點(diǎn)位于相鄰磁極片31之間。磁體布置結(jié)構(gòu)可以密封在金屬或環(huán)氧樹(shù)脂蓋(這里未示出)中，以防止腐蝕和碰撞?；?2比磁極片31和中間板33寬，從而使得穿過(guò)磁體組件3截取的橫截面表現(xiàn)為顛倒的相當(dāng)寬的“T”。例如，使用寬度為IlOmm的基板32可以支撐寬度為IOOmm (請(qǐng)輸入適當(dāng)值)的磁極片31。磁極片31和中間板33具有實(shí)質(zhì)相等的寬度\。基板32具有第一厚度db，中間板33具有第二厚度φ。在此實(shí)現(xiàn)方式中，中間板33比基板32厚一點(diǎn)，與厚度db為2. Omm的基板相比具有2. Omm厚度(I1?；?2和中間板33的結(jié)合厚度db+di與被此磁體組件3插入的轉(zhuǎn)子槽的深度相對(duì)應(yīng)，如圖2所示，圖2示出位于形成在轉(zhuǎn)子I主體中的T形轉(zhuǎn)子槽2中的此磁體組件3的橫截面圖，該轉(zhuǎn)子槽2包括容納基板32的外部長(zhǎng)邊緣的凹陷23。T形轉(zhuǎn)子槽2容納磁體組件3的T形橫截面形狀，整體上比磁極片31和基板32稍大?？梢赃x擇槽寬度Ws、槽2的平面基部21的寬度Wpb、凹陷的凹陷高度火以及槽2的槽深度ds，以給出T形轉(zhuǎn)子槽的橫截面積，此橫截面積整體上比磁體組件3的橫截面積稍大。例如，115mm的平面基座寬度Wpb和6mm的凹陷高度4在基板32上方和下方給出約O. 5mm至2. 5mm之間的間隙。以此方式，可以將磁體組件3容易地插入槽2或再次拉出，同時(shí)T形槽2的尺寸和它的大的表面積使得磁體組件被牢固地保持就位。如上所述，中間板33和基板32的結(jié)合厚度db+di與轉(zhuǎn)子槽2的深度ds相對(duì)應(yīng)，從而使得磁極片31的下側(cè)311與轉(zhuǎn)子內(nèi)表面11同高或共面。這里，用語(yǔ)“內(nèi)表面”指轉(zhuǎn)子2的與電樞線(xiàn)圈相對(duì)的表面。圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)I中形成T形槽2的方法中的步驟。在第一步驟A，通過(guò)在與轉(zhuǎn)子I的縱向軸線(xiàn)L平行的縱向區(qū)域中，從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)I移除與完成的轉(zhuǎn)子槽的要求寬度相對(duì)應(yīng)的寬度為Ws的材料，來(lái)銑削或磨制溝部2A。為了保持銑削過(guò)程簡(jiǎn)單，首先形成溝部2A的斜邊，從而使得溝部基部的寬度Wt最初比溝部2A頂部的槽寬度Ws窄。在第二步驟B，進(jìn)一步銑削溝部2B的斜邊壁，以使這些基本垂直于溝部基部，因此擴(kuò)寬溝部2B的基部直到該基部與溝部頂部的槽寬度Ws —樣寬。在第三步驟C，沿溝部2B的長(zhǎng)邊將凹陷23銑削到轉(zhuǎn)子主體中，以給出完成的轉(zhuǎn)子槽2。執(zhí)行銑削或磨制步驟以在轉(zhuǎn)子槽2中獲得基本平坦的或平面的基部。此外，轉(zhuǎn)子槽2可以終止在與轉(zhuǎn)子I的外端(通常是轉(zhuǎn)子的輪轂側(cè)13)相距一定距離處。轉(zhuǎn)子槽2形成為在轉(zhuǎn)子I的另一外端(通常在制動(dòng)盤(pán)側(cè)12)開(kāi)口。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)I’的另一實(shí)施例。這里，轉(zhuǎn)子槽2’形成為與縱向軸線(xiàn)L成角度α，而不是如上所述地形成平行于縱向軸線(xiàn)L的轉(zhuǎn)子槽。選擇傾斜角α，使得轉(zhuǎn)子槽2’的末端偏離k那么大，對(duì)于直徑為3m且長(zhǎng)度為Im的轉(zhuǎn)子，k可以為40mm，其中形成96個(gè)這種轉(zhuǎn)子槽2’。由于轉(zhuǎn)子的圓形形狀，這種傾斜槽2’的底面或 基部將不均勻。在轉(zhuǎn)子I’的制動(dòng)盤(pán)側(cè)12和輪轂側(cè)13處的轉(zhuǎn)子槽末端將在高度上偏離轉(zhuǎn)子槽2’的中部，并且將偏斜或傾斜。利用轉(zhuǎn)子槽2’形成在內(nèi)部的外轉(zhuǎn)子I’為例，轉(zhuǎn)子槽2’的底面或基部的外端將高于中部，并且將有一定程度的偏斜。然而，為了電機(jī)的有利性能，磁極片應(yīng)該總是被布置為使得延伸通過(guò)磁極片的上表面或下表面的垂線(xiàn)穿過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)。因此，在此實(shí)現(xiàn)方式中，磁體組件的中間板被成形為補(bǔ)償轉(zhuǎn)子槽2’的不均勻基部。圖5示出在沿轉(zhuǎn)子槽2’的三個(gè)點(diǎn)處截取的橫截面A-A’、B-B’、C-C’。在中心區(qū)域，如橫截面A-A’所示，中間板33僅是平板。在轉(zhuǎn)子I’的輪轂側(cè)13，轉(zhuǎn)子槽2’偏移并因此稍微傾斜。布置在轉(zhuǎn)子槽2’的此段中的磁體組件3的中間板33B為楔形，以補(bǔ)償傾斜的轉(zhuǎn)子槽底面。在轉(zhuǎn)子I’的制動(dòng)盤(pán)側(cè)12，轉(zhuǎn)子槽2’在相反方向偏移并因此也在相反方向稍微傾斜。布置在轉(zhuǎn)子槽2’的此段中的磁體組件3的中間板33C具有鏡像楔形形狀，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子槽底面的改變的斜面。對(duì)于楔形的中間板33B、33C兩者，“較矮”側(cè)可以與在槽2’的中心區(qū)域使用的均勻中間板33 —樣厚，并且“較高”側(cè)可以比均勻的中間板33稍高，例如高O. 9mm。這里以夸大方式示出這些厚度，以清楚地圖示出各個(gè)中間層33、33B、33C之間的差異。利用這種楔形板33B、33C，磁極片31基本位于轉(zhuǎn)子內(nèi)表面11的平面中，如虛線(xiàn)所示，從而相對(duì)于線(xiàn)圈和氣隙最佳地放置磁極片31。當(dāng)然，如果更短(因而更多)的磁體組件用于每個(gè)槽2’中，則會(huì)需要更多數(shù)量的不同形狀的楔形件，而不是這里示出的僅三個(gè)，但是得到的共同磁體表面將相應(yīng)地均勻。盡管已經(jīng)以?xún)?yōu)選實(shí)施例及其變型的方式公開(kāi)了本發(fā)明，但應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多額外的改進(jìn)和變型。為清楚起見(jiàn)，應(yīng)理解，本申請(qǐng)中使用的表示英語(yǔ)不定冠詞的用語(yǔ)“一”并不排除多個(gè)，并且用語(yǔ)“包括”不排除其它步驟或元件。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(I，I’)，所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(I，I’)包括多個(gè)場(chǎng)槽(2，2’)，其中，一場(chǎng)槽(2，2’)從所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的第一表面(11)延伸到所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的主體中，且其中，一場(chǎng)槽(2，2’)包括大小被制成容納磁極組件(3)的T形橫截面積，所述磁體組件(3)包括相應(yīng)的橫截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其中，一場(chǎng)槽(2，2’)在所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的第一表面(11)處包括槽寬度(Ws)，所述槽寬度(Ws)與布置在所述場(chǎng)槽(2，2’)中的磁極組件(3)的極片(31)至少一樣寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其中，一場(chǎng)槽(2，2’)包括平面基部(21)，所述平面基部(21)比所述槽寬度(Ws)寬。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其中，一場(chǎng)槽(2，2’)從所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，1’)的第一側(cè)(12)朝向所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的第二側(cè)(13)延伸，其中，該場(chǎng)槽(2，2’ )終止在與所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的所述第二側(cè)(13)相距一定距離處。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其中，一場(chǎng)槽(2,2’)被布置為相對(duì)于所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，1’)的縱向軸線(xiàn)(L)成一傾斜角(α )。
6.一種磁極組件(3)，包括附接到載體(32，33，33Β，33C)的極片(31 )，其中，所述載體(32，33，33Β, 33C)的至少一部分比極片(31)寬，且其中，所述載體(32，33，33Β, 33C)包括一T形橫截面積，其大小被制成裝配到根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的T形場(chǎng)槽(2，2’)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁極組件，其中，所述載體(32，33，33B，33C)包括基板(32)，其大小根據(jù)所述場(chǎng)槽(2，2 ’)的平面基部(21)而定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁極組件，其中，所述載體(32，33，33B，33C)包括布置在所述基板(32)和所述極片(31)之間的中間板(33，33B，33C)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁極組件，其中，所述中間板(33，33B,33C)的寬度與所述極片(31)的寬度(Wm)相對(duì)應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的磁極組件，其中，所述中間板(33，33B，33C)的寬度是這樣的，即使得當(dāng)所述磁極組件(3)被布置在所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的場(chǎng)槽(2，2’)中時(shí)，使得附接到所述載體(32，33，33B，33C)的極片表面(311)被基本布置在所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，1’)的第一表面(11)的水平面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的磁極組件，其中，所述載體(32，33B，33C)包括布置在所述基板(32)上的楔形中間板(33B，33C)，從而使得所述極片表面(311)相對(duì)于所述基板(32)的表面傾斜。
12.一種電機(jī)，包括電樞結(jié)構(gòu)和根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，以及多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的磁極組件(3)，所述磁極組件被布置在所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的場(chǎng)槽(2，2’)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機(jī)，其中，所述電機(jī)包括風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)。
14.一種在電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，1’)中形成T形場(chǎng)槽(2，2’)的方法，所述方法包括步驟 沿場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的縱向長(zhǎng)度移除槽寬度(Ws)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，I’)的材料，以形成具有平面基部(21)和傾斜的側(cè)面(22)的溝部(2A)，其中，所述溝部(2A)的所述平面基部(21)的寬度最初小于所述槽寬度(Ws)；進(jìn)一步移除所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)(1，Γ)的材料，從而使得所述平面基部(21)的寬度基本等于所述槽寬度(Ws);以及 進(jìn)一步移除所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)的材料，并且通過(guò)沿所述溝部(2Β)的每個(gè)長(zhǎng)邊形成側(cè)面凹陷(23)延伸所述平面基部(21)，從而使得所述平面基部(21)的寬度(Wpb)寬于所述槽寬度(Ws)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述T形場(chǎng)槽(2，2’)形成為在布置在所述T形場(chǎng)槽(2，2 ’)中的所述場(chǎng)槽(2，2 ’)和磁極組件(3 )之間提供至多5mm的間隙，更優(yōu)選為至多2mm的間隙,最優(yōu)選為至多O. 5mm的間隙。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，該場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)場(chǎng)槽，其中，場(chǎng)槽從場(chǎng)結(jié)構(gòu)的第一表面延伸到場(chǎng)結(jié)構(gòu)的主體中，并且其中，場(chǎng)槽包括大小被制成容納磁極組件的T形橫截面積，該磁體組件包括相應(yīng)的橫截面積。本發(fā)明還描述一種磁極組件，包括附接到載體的極片，其中，所述載體的至少一部分比極片寬，并且其中，所述載體包括大小被制成裝配到這種場(chǎng)結(jié)構(gòu)的T形場(chǎng)槽中的T形橫截面積。本發(fā)明還描述一種電機(jī)，包括電樞結(jié)構(gòu)和這種場(chǎng)結(jié)構(gòu)，以及被布置在所述場(chǎng)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)槽中的多個(gè)這種磁極組件。本發(fā)明還描述一種在電機(jī)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)中形成T形場(chǎng)槽的方法。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102916502SQ20121027062
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者J.K.布思, U.埃里克森, B.N.雅各布森, R.尼爾森 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司