專利名稱：磁輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種多極發(fā)電機的電磁系 統(tǒng)，特別是用于風(fēng)能和風(fēng)カ裝置載體外覆磁環(huán)，在其外圈和內(nèi)圈將大量永久磁鐵單體并排布置在規(guī)律性變化的極性方向上。
背景技術(shù)：
一段時間以來人們開始研制新型風(fēng)カ和風(fēng)能設(shè)備，其發(fā)電機是集成在風(fēng)車轉(zhuǎn)子輪轂的一部分。內(nèi)置的定子與外部轉(zhuǎn)子共同起作用。在DE102 39 366中描述了這樣ー種發(fā)電機。要形成這樣的外部轉(zhuǎn)子必須在其內(nèi)側(cè)布置大量的永久磁體。這對于風(fēng)カ和風(fēng)能裝置的大型發(fā)電機尤為困難。永久磁鐵擁有很強的磁力且必須在金屬環(huán)境中精確地布置。稍不注意就會與相鄰的磁鐵吸在一起無法分開，或者是與相鄰的金屬貼吸一起無法分開。對于小電機EP I 845 604 A2建議，在裝配時采用一個塑料制管狀支承套作為裝配輔具，這種承載單元基本上是無益的。在這個支承套外側(cè)安放并粘貼永久磁鐵單體并通過塑料片將其分隔，然后與支承套一起推入發(fā)電機或外轉(zhuǎn)子的回繞管或回繞環(huán)中。接著通過鏜孔的機械加工將支承套去除直至永久磁鐵表面，使其僅剩下處于各永久磁鐵中間的塑料節(jié)片，這樣的做法只適用于小型電機，不適用于直徑長達幾米的風(fēng)カ設(shè)備的發(fā)電機。此外，多極發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)還包括多組環(huán)狀排列的永久磁鐵單體。為了降低渦流損失，它們按照軸向總長度和形成磁力系統(tǒng)的發(fā)電機功率，組成磁輪。該磁輪在其周向上有多個帶變化極性方向的磁鐵段，這樣在各個磁環(huán)組成磁輪的裝配位置上，相鄰列的同極性磁段會相互施加排斥力。環(huán)形布置的永久磁鐵單體的相鄰列在磁力的作用下還會趨于形成穩(wěn)定的南北扱，并呈現(xiàn)出相互旋轉(zhuǎn)的趨勢。因此，在生產(chǎn)這種帶(多列環(huán)狀布置的永久磁鐵單體制造而成的)磁環(huán)的磁力系統(tǒng)時，加工十分復(fù)雜費力，尤其是在準(zhǔn)確調(diào)整對齊各個磁鐵列吋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是以該任務(wù)為出發(fā)點，研究出了一種裝配方案，使得風(fēng)カ裝置發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子與大量相互靠近且并排布置的永久磁鐵單體能夠以簡單方便的裝配方式進行組裝。對于我們ー開始所述類型的磁力系統(tǒng)，該問題可以這樣解決多個磁環(huán)在側(cè)面上沿軸向，同軸且并排地組成磁輪。為了能夠?qū)⒍鄠€磁鐵単體加工成磁輪，要根據(jù)發(fā)電機的設(shè)計提供必要數(shù)量的永久磁鐵單體。從本發(fā)明來看，該簡單裝配方法和裝配方案的優(yōu)點在干，單個磁環(huán)通過相互堆疊組成了磁輪。本發(fā)明另外還規(guī)定，載體(特別是在它兩個側(cè)面)沿著其周向或固定元件以規(guī)則或是不規(guī)則的弧距布置導(dǎo)向孔。在導(dǎo)向孔中插入導(dǎo)向元件的第一個導(dǎo)向節(jié)，導(dǎo)向元件的第ニ個導(dǎo)向節(jié)則插入相鄰磁環(huán)的對應(yīng)導(dǎo)向孔中。通過導(dǎo)向元件可以將相鄰磁環(huán)進行堆疊布置，且能夠精確的進行定位。
本發(fā)明提供了一種簡單且經(jīng)濟的方法，用它可以在永久磁鐵單體和相鄰磁環(huán)的磁段滿足規(guī)定的定位條件下，將由多個磁環(huán)相互堆疊而成的磁輪組裝在一起。通過將導(dǎo)向元件插入相鄰磁環(huán)導(dǎo)向孔中，就能夠保證磁環(huán)相互之間的定位。這樣在安裝磁環(huán)時就不必施加徑向カ了，因為磁環(huán)可以防止磁環(huán)的旋轉(zhuǎn)。在裝配時僅需要一個軸向力來抗衡永久磁鐵単體或磁段之間相互排斥的磁力，因為相鄰布置的磁環(huán)是通過導(dǎo)向元件彼此重疊地定位在一起；由于存在導(dǎo)向，磁環(huán)之間不可能出現(xiàn)錯誤定位。為了提高磁力系統(tǒng)的承載性和耐久性，在 本發(fā)明中，還要將相鄰磁環(huán)通過ー種材料結(jié)合將其并排的側(cè)面相互連接起來，而該材料結(jié)合是通過擠壓相鄰磁環(huán)由一種厭氧固化粘膠劑而成的。在生產(chǎn)磁環(huán)時要相互堆疊擠壓單個磁環(huán)，這樣可以去除粘膠劑中的氧份，從而在相鄰磁環(huán)之間的縫隙中形成高強度連接。磁環(huán)相互粘接的側(cè)面上被動材料的厭氧固化粘膠劑是沒有催化作用，這也是ー個優(yōu)點，如果相鄰磁環(huán)在相互擠壓作用下由一種厭氧固化粘膠劑和ー種活性劑形成材料結(jié)
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ロ O除了帶有(平行于磁力系統(tǒng)軸布置且有相同極性方向的)磁段的磁力系統(tǒng)，還要提供一個帶有(與磁力系統(tǒng)軸呈空間彎曲或傾斜布置的)磁段的磁力系統(tǒng)。本專利還規(guī)定了進ー步的結(jié)構(gòu)對于沿著圓周布置的永久磁鐵單體或磁段，所有磁環(huán)的、載體的或回繞環(huán)的導(dǎo)向孔都處于在相同的圓周位置和弧面位置上。如果導(dǎo)向元件的第二個導(dǎo)向節(jié)在側(cè)面與第一個導(dǎo)向節(jié)形成偏移，這樣就更能達到目的。為了提高發(fā)電機的運轉(zhuǎn)平順性和扭矩波動平穩(wěn)性，并降低卡槽扭矩，本專利規(guī)定，各導(dǎo)向元件第一個導(dǎo)向節(jié)與第二個導(dǎo)向節(jié)之間形成的間距要使得同極性方向的永久磁鐵單體或磁段在磁輪上的裝配位置相對于磁軸在磁環(huán)之間的軸向方向上處于6°至20°，主要是斜繞布置或是階梯狀偏置的。在結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)向元件的第一個導(dǎo)向節(jié)和第二個導(dǎo)向節(jié)之間的側(cè)向偏移要小于ー個磁段掠過的圓環(huán)弧段。這樣的設(shè)計能大大提高發(fā)電機的壽命并獲得更好機電運轉(zhuǎn)特性。本發(fā)明還規(guī)定，在該結(jié)構(gòu)中磁輪是由多個相鄰堆疊并用導(dǎo)向元件相互定位磁環(huán)組成的。為了裝配永久磁鐵單體,本發(fā)明規(guī)定載體的外圓周面和內(nèi)圓周面布置有安裝元件I，在它上面可以安放夾子狀的固定元件，并且每兩個相隔一定距離的固定元件將ー個永久磁鐵単體上固定在載體上。本發(fā)明提供了一種安裝永久磁鐵單體的簡單且經(jīng)濟的方法，采用該方法可以將永久磁鐵単體安裝在一個風(fēng)能和風(fēng)カ裝置發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上，即外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明規(guī)定，首先要制造磁環(huán)，然后將它們組成磁輪，接著再將磁輪裝入發(fā)電機的磁極轉(zhuǎn)子殼中。為了制造單個磁環(huán)需要ー個卡夾系統(tǒng)，要在載體(之后形成轉(zhuǎn)子的回繞環(huán))上安置夾子狀固定元件，在固定元件之間安裝永久磁鐵單體并將其固定在載體上。這是ー個簡單的安裝方法，它能防止永久磁鐵單體發(fā)生偏移，相互之間或與金屬回繞環(huán)或金屬載體形成吸附連接。永久磁鐵單體能以簡單的方式在固定元件之間從側(cè)面推入。固定元件由(例如)鋅壓鑄鐵構(gòu)成且能夠保證永久磁鐵單體在載體上有足夠的機械穩(wěn)定性。接著永久磁鐵単體可以用粘膠劑進行粘接，這樣磁環(huán)就可以有足夠的抗震強度來對抗作用在處于環(huán)形軌道上的永久磁鐵單體的振動。對此特別要使用能夠滲入細(xì)微開ロ的厭氧粘膠劑，這樣才能在夾子和永久磁鐵單體之間、永久磁鐵單體和載體之間采用型面粘合來形成良好的連接。比如，ー個永久磁鐵單體的長度為100mm，單個磁環(huán)的軸向 伸展也基本上可以確定。就像在其它專利權(quán)利要求中所提到的，磁環(huán)與磁環(huán)間的磁鐵在布置上可以有偏移，這樣通過與小桿子組合使用以及采用該偏移布局可以降低渦流損失。本發(fā)明中該設(shè)計的結(jié)構(gòu)及優(yōu)點在權(quán)利要求中做了總結(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點還在于，相鄰永久磁鐵單體的每個固定元件都以機械方式隔開，并防止它們直接接觸。為了能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的簡單裝配，本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)還規(guī)定，相鄰固定元件之間的間隔以及永久磁鐵單體的尺寸要保證ー個永久磁鐵單體在側(cè)向上可以沿載體軸向在相鄰固定元件形成的自由空間中移動。因為永久磁鐵單體相對較小，因此將多個同極性方向、相鄰排列的永久磁鐵單體組合形成一個磁段，這也在本發(fā)明中進行了規(guī)定。為了不使用過多的零部件或是在使用了無益輔具之后還必須去除，如果載體能形成ー個回繞環(huán)，就會很有好處，這也在本發(fā)明中進行了規(guī)定。特別適合用于生產(chǎn)永久磁鐵單體的材料是稀土中的金屬。本發(fā)明的另一大特點是，永久磁鐵單體是用稀土中的金屬生產(chǎn)出來的。本發(fā)明的另ー個優(yōu)點是可以實現(xiàn)永久磁鐵單體的良好布置和對齊，這是通過將安裝元件傾斜繞轉(zhuǎn)的(特別是在6°至20°的角度內(nèi))來完成的。最后，本發(fā)明還規(guī)定磁輪是采用熱縮膠結(jié)合通過材料連接或カ連接方式沿著旋轉(zhuǎn)安裝面與磁極轉(zhuǎn)子殼連接在一起的。通過該措施，成品磁輪在裝配時可以以簡單經(jīng)濟的方式放入磁極轉(zhuǎn)子殼的安裝表面并由此生產(chǎn)出磁力系統(tǒng)。這可以應(yīng)用于風(fēng)能或風(fēng)カ設(shè)備的發(fā)電機中。磁極轉(zhuǎn)子殼的安裝面既可以是磁極轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈也可以在外圈上的圓周面。一個帶有與磁力系統(tǒng)軸呈空間彎曲或傾斜繞置的磁段的磁力系統(tǒng)可以這樣來制備在磁環(huán)的側(cè)面上形成的導(dǎo)向孔與相鄰在磁環(huán)的側(cè)面上構(gòu)成的導(dǎo)向孔，相對于磁環(huán)周向排列的磁段是錯開布置的。為了提高運轉(zhuǎn)平順性，同時降低扭矩波動和卡槽扭矩，可以這樣設(shè)計兩個相鄰磁環(huán)的導(dǎo)向孔偏移量，使得同極性方向的永久磁鐵單體或磁段在磁輪上的裝配位置相對于磁軸在磁環(huán)之間的軸向方向上處于6°至20°。上述有益處的作用還可以，兩個相鄰磁環(huán)的導(dǎo)向孔偏移量可以這樣設(shè)計，使得各磁環(huán)在同極性方向上的磁段在磁輪或磁力系統(tǒng)上的裝配位置是沿軸向階梯狀偏置的。在磁環(huán)圓周方向上，兩個相鄰磁環(huán)的導(dǎo)向孔偏移量要小于磁段掠過的圓環(huán)弧段。為了能夠引導(dǎo)各磁環(huán)單個磁段的磁力線并能夠?qū)Υ帕ο到y(tǒng)進行磁屏蔽?？梢栽诿總€磁環(huán)的外圈或內(nèi)圖安裝回繞環(huán)。這樣該發(fā)明就可以實現(xiàn)磁環(huán)在裝配位置就能成為風(fēng)能設(shè)備發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子或內(nèi)轉(zhuǎn)子。由于磁段是導(dǎo)電的，它會在發(fā)電機運行過程中出現(xiàn)渦流損失。單個磁段的極面越大，渦流損失就越高。為了降低該渦流損失，可以將多個同極性方向(最好是3個)的永久磁鐵單體組成磁段，它們通過固定元件固定在各自磁環(huán)回繞環(huán)上。由此在各個磁段之間基本沒有出現(xiàn)空隙。各個永久磁鐵單體應(yīng)由稀土中的金屬制造而成。
當(dāng)然，之前所述的以及之后要說明的 特征不僅僅是按照給定的組合來適用，也可以以其他組合形式來使用。本發(fā)明的框架僅由權(quán)利要求書來定義。


本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)，特征和優(yōu)點在下面的描述和附圖中體現(xiàn)。它們表示了ー個具體實施例。

圖I是ー個磁環(huán)的俯視圖。圖2是圖I中截圖A的放大圖。圖3是多個磁環(huán)在組合成磁輪前的狀態(tài)的透視圖。圖4是ー個導(dǎo)向元件的示意圖。圖5是ー個由多個磁環(huán)組成的磁輪的透視圖。圖6是ー個磁極轉(zhuǎn)子殼與ー個磁輪安裝面。圖7是磁輪布置的其他設(shè)計形式的局部視圖。圖8是回繞環(huán)。
具體實施例方式風(fēng)能和風(fēng)カ設(shè)備主要包括帶輪轂和轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子和包裹發(fā)電機的機艙。通過轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苄枰柚?例如)多極發(fā)電機，最好是置于機艙內(nèi)且由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來驅(qū)動的同步發(fā)電機。這樣的多極發(fā)電機有帶纏繞的靜子或定子，以及包覆定子的動子或轉(zhuǎn)子(外轉(zhuǎn)子)或被定子包覆的動子或轉(zhuǎn)子(內(nèi)轉(zhuǎn)子)。在實施例中表達出了一個外轉(zhuǎn)子，它構(gòu)成了圖9所不的磁力系統(tǒng)I,包括由多個磁環(huán)2，2a-2j，2’，2a’，2b’，2c’組合成的磁輪10，該磁輪由內(nèi)側(cè)裝入磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14上。每個磁環(huán)2，2a-2j，2’，2a’，2b’，2c’都有大量繞著磁環(huán)圓周布置的永久磁鐵單體4，4’，每三個并行排列且極性方向相同的永久磁鐵單體4，4’構(gòu)成磁段3，3’。磁段3，3’的極性方向相同是相互交替地并排布置的，如圖2所示。這里南極S和北極N都是徑向朝向的，這樣在周向上每ー個帶外置南極內(nèi)置北極的磁段3都交替地相互連接。磁段3，3’又是由永久磁鐵單體4，4’組成的，它們都是以相同極性方向縱向并排布置的，以降低渦流損失(否則對于大極面，渦流損失會很高)。在實施例中磁段3，3’是由三個永久磁鐵單體4，4’組成的。當(dāng)然也可以采用其他數(shù)量的永久磁鐵單體4，4’來組成磁段3，3’。永久磁鐵單體(4，4’ )是由稀土中的金屬制造而成。特別在使用這些金屬時要采用燒結(jié)金屬粉末進行加工。為了優(yōu)化發(fā)電機(帶磁輪10的轉(zhuǎn)子)的性能，相鄰永久磁鐵單體4，4’之間的空隙要盡可能的小。為此要將永久磁鐵單體4，4’從內(nèi)側(cè)放入形成回繞環(huán)5a的載體5中，而布置有永久磁鐵單體4，4’的回繞環(huán)5a就構(gòu)成了磁環(huán)2，2’，2a’ _2c’，2a_2j。回繞環(huán)5a是由金屬段16組成的，它們并排相連構(gòu)成圓環(huán)狀的回繞環(huán)5a。單個金屬段16可以通過連接片相互連接并相互焊在一起。當(dāng)回繞環(huán)5a與置于其中的永久磁鐵單體4,4’ ー塊放入磁極轉(zhuǎn)子殼11并沿著安裝面14在磁極轉(zhuǎn)子殼11加熱狀態(tài)下進行安裝，等冷卻后就會產(chǎn)生壓緊力，這樣的カ連接也會對金屬段進行夾緊，就像下面所述一祥。
在將永久磁鐵單體4，4’布置在回繞環(huán)5a上時，為了在裝配時盡量減少它們之間的間隙，要給它們裝上類似于軸向上分布溝槽形開ロ 12a的安裝元件12，這些安裝元件的寬度相當(dāng)于永久磁鐵單體4，4’的間距且均勻地分布 在內(nèi)圓周面。在這些溝槽形開ロ 12a中各放入一個截面成雙T型，帶有卡夾功能的固定元件6。將每個永久磁鐵單體4，4’置于姆兩個固定元件6中，并通過固定元件6固定在回繞環(huán)5a的內(nèi)側(cè)。固定元件6的厚度延伸性很小，這樣在相鄰接的永久磁鐵單體4，4’之間只會形成極細(xì)的空隙?；乩@環(huán)5a所具有的厚度應(yīng)保證，當(dāng)其內(nèi)側(cè)放入永久磁鐵單體4，4’后在其外側(cè)不會產(chǎn)生磁力，這樣便沒有向外側(cè)作用的磁力。為了生產(chǎn)這樣的回繞環(huán)5a或金屬段16，要優(yōu)先選擇鐵含量盡可能高的鋼材質(zhì)，并要使用少量的合金元素。安裝元件12可以如圖7所示，通過放入其中的固定元件6，以輕微6°至20°的傾角進行傾斜定位。安裝元件12也可以以軌道形式來構(gòu)成?；乩@環(huán)5a的尺寸、磁段3，3’以及永久磁鐵單體4，4’要協(xié)調(diào)一致，使得在回繞環(huán)5a的內(nèi)圓周上分布的磁段3，3’數(shù)量為偶數(shù)，而且相同極性方向的磁段3，3’要處于直徑上的相向位置。在進行裝配時要如下操作在各個固定元件6之間將相同極性方向的磁段3布置在回繞環(huán)5a的內(nèi)側(cè)，接著將相反極性方向的磁段3’插進由此形成的間隔中。相鄰的永久磁鐵單體4，4’之間的隔板和導(dǎo)軌由固定元件6構(gòu)成，這樣無論是同極相斥或是異極相吸，都可以將ー個永久磁鐵單體4，4’沿著回繞環(huán)的軸向放入兩個固定元件6中，井能夠卡入各自的規(guī)定位置中?；乩@環(huán)5a是薄壁狀的，且由各個金屬片段組合而成(原文有16)?；乩@環(huán)5a與插入其中的永久磁鐵單體4，4’形成磁環(huán)2，2’，2a’ -2c’，2a_2j。多個磁環(huán)按照配備的磁極轉(zhuǎn)子或發(fā)電機規(guī)的規(guī)定功率或期望功率組合成磁輪10。磁輪10在軸向上的各個磁環(huán)2，2’，2a’ -2c’，2a-2j都是彼此側(cè)向并行排列的，直至達到所需的磁環(huán)數(shù)量。在圖9所示的裝有一個磁輪10的磁極轉(zhuǎn)子殼11，有十一個磁環(huán)2a-2j并排連成一個磁輪10。在各個磁環(huán)組合成磁輪10的裝配位置，至少在寬度方向上，同極性的磁段3，3’和極性相斥的永久磁鐵單體4，4’沿著磁輪10的軸向相鄰排列。在組裝磁輪10吋，由于相鄰磁環(huán)2，2’，2a_2j，2a’ -2c,上的磁段3，3’極性方向相同，形成了在軸向上相互排斥的磁力。也就是說，在平行與磁環(huán)軸或磁輪軸方向上。此時由于極性方向相同的磁段3，3’產(chǎn)生磁力，各個相鄰的磁環(huán)趨向于形成一個穩(wěn)定的南北極位置，即它們會相對進行一定旋轉(zhuǎn)，直至極性方向相反的磁段3，3’互相吸引地排列在一起。為了避免這種情況，必須在磁環(huán)2，2’，2a’ -2c’，2a_2j裝配成磁輪10時進行導(dǎo)向并讓其保持在自己的相對位置上。為了達到目的，在各個磁環(huán)的回繞環(huán)5a的兩個側(cè)面8a，8b上，都沿著周向分布有多個導(dǎo)向孔7。導(dǎo)向孔7以及以固定或是不固定的弧距沿著圓周布置在兩個側(cè)面8a，8b上。重要的是，在組裝狀態(tài)下相鄰排列磁環(huán)2上的導(dǎo)向孔7在各磁環(huán)的安裝位置上要相互對應(yīng)。也就是說，相互對齊或是通過導(dǎo)向元件9上的偏移能夠進行校準(zhǔn)對齊。在組裝磁輪10時，可以將條狀或桿狀導(dǎo)向元件9的導(dǎo)向節(jié)片9a插入導(dǎo)向孔7(這里也可以是盲孔)中。導(dǎo)向元件9的另ー個導(dǎo)向節(jié)片9b就從磁環(huán)2的導(dǎo)向孔7中凸出來，用于導(dǎo)向磁環(huán)上堆疊的其他磁環(huán)。第二個導(dǎo)向節(jié)片9b插入ー個即將堆疊的磁環(huán)對應(yīng)的導(dǎo)向孔7中，比如插入磁環(huán)2a中，這樣在卡入磁環(huán)2a時就可以保證它與磁環(huán)2對齊，而不會由于磁力作用而產(chǎn)生磁環(huán)2a和磁環(huán)2之間的相對扭轉(zhuǎn)。這樣相鄰的磁環(huán)，比如磁環(huán)2a和磁環(huán)2就可以借助導(dǎo)向元件9進行堆疊并可以相互對齊。相鄰磁環(huán)2，2’，2a’ _2c’，2a_2j的固定是通過其側(cè)面8a，8b上的材料結(jié)合來實現(xiàn)的，該側(cè)面包括回繞環(huán)5a和永久磁鐵單體4，4’。為此，在堆疊磁環(huán)之前，至少要在其中ー個相鄰的磁環(huán)側(cè)面8a，8b上涂抹厭氧型固化粘膠劑，它可以形成相鄰磁環(huán)2，2’之間的材料連接。該粘膠劑時ー種單組分厭氧型固化粘粘膠 劑，它通過排除氧氣來固化。只要與空氣中的氧氣相接觸，在粘膠劑中包含的硬化成分就是非活性的。一旦排除了粘膠劑中的氧氣，比如通過兩個磁環(huán)相鄰側(cè)面8a，8b之間的在堆疊時候的擠壓就是這種情況，就會形成快速的固化，尤其是對于金屬的同時接觸。通過液體粘膠劑的毛細(xì)作用，在連接區(qū)域的最小空隙都會被填充。固化后的粘膠劑將會牢固附著在相鄰磁環(huán)進行連接的兩個側(cè)面8a，8b的粗糙面上。固化過程是通過粘膠劑與相鄰磁環(huán)兩個金屬側(cè)面8a，Sb相接觸開始發(fā)生的，這樣金屬表面就起到了催化劑的作用。對于非金屬材料制成的磁環(huán)側(cè)面8a，8b，即對于粘接來說是被動材料，在涂抹厭氧型固化粘膠劑之前，至少要在其中ー個相鄰磁環(huán)的側(cè)面8a，8b上涂抹活化劑。推薦涂抹活化劑的理由是，這類被動材料只具有很少的催化作用或是根本不具備催化作用。對于高被動特性的材料，比如鉻和不銹鋼，也推薦使用活化劑來避免粘接錯誤。這樣的粘接還加強了粘接處抗腐蝕介質(zhì)的密封性。除此之外，該厭氧型固化粘膠劑對于機械振動以及動態(tài)載荷有著很好的承受力。在使用厭氧型固化粘膠劑時，無論是否使用活化劑都要確保，各個磁環(huán)間粘接的固化過程要在兩個磁環(huán)接觸后才開始。對于前述的實施例，在磁環(huán)2，2’，2a-2j，2a’_2c’的側(cè)面8a，8b上構(gòu)成的導(dǎo)向孔7相對于磁環(huán)周向排列的磁段3，3’，在所有磁環(huán)上都處在相同的圓周位置上。這樣就構(gòu)成了ー個由多個磁環(huán)層疊或堆疊的磁輪10，其磁段3，3’是平行于磁環(huán)軸/磁輪軸/磁力系統(tǒng)軸的，而且相同極性方向的磁段排列成一條線。固定元件6讓相鄰磁環(huán)的永久磁鐵單體4，4’與永久磁鐵單體4，4’呈直線布置，且其分布是平行于磁輪縱軸的。如圖9所示，磁力系統(tǒng)I的磁輪10由^^一個磁環(huán)2-2j組成。ー個磁力系統(tǒng)10帶有與磁輪軸呈空間彎曲或傾斜布置的磁段3，3’，圖7所示的是另ー個實施例它的各磁輪周向上的導(dǎo)向元件9的第二個導(dǎo)向節(jié)片9b與其第一個導(dǎo)向節(jié)片9a形成側(cè)面偏移。這樣ー種導(dǎo)向兀件9在圖4中表不了出來。導(dǎo)向元件9的第一個導(dǎo)向節(jié)片9a和第二個導(dǎo)向節(jié)片9b結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了 在磁輪10的裝配位置上，各磁環(huán)的磁段3，3’和永久磁鐵單體4，4’在磁環(huán)軸向上，每個磁環(huán)之間都是相互偏移地布置在一起。在確定導(dǎo)向元件9的第一個導(dǎo)向節(jié)片9a和第二個導(dǎo)向節(jié)片9b的偏移量時，要保證在磁輪10的裝配位置上，各磁環(huán)同極性方向相鄰布置的磁段3，3’相對于磁環(huán)軸，在軸向上呈階梯形偏移布置。永久磁鐵單體4，4’之間通過固定元件6形成的分界線是平行與磁輪軸/磁環(huán)軸，還是與磁輪軸/磁環(huán)軸呈斜角(典型角度為6°至20° )，該特定的取向是由安裝元件12來確定的。導(dǎo)向元件9的第一個導(dǎo)向節(jié)片9a和第二個導(dǎo)向節(jié)片9b在磁環(huán)周向上的偏移量基本上是小于一個磁段3的圓弧。另外ー種做法是將溝槽狀開ロ12設(shè)計成傾斜的，通過永久磁鐵單體4，4’的相應(yīng)幾何形狀構(gòu)成來達到永久磁鐵單體4，4’的傾斜布置。ー個磁力系統(tǒng)10，其磁段3，3’的側(cè)面或側(cè)棱與磁力系統(tǒng)軸呈空間彎曲或斜繞，它也可以使用第一個導(dǎo)向節(jié)片9a和第二個導(dǎo)向節(jié)片9b無偏移的桿狀導(dǎo)向元件9。據(jù)此,我們還有一個實施例，在磁環(huán)的側(cè)面8a,8b上的導(dǎo)向孔7相對于磁環(huán)周向排列的磁段3是偏移的。也就是說，在任何一 個側(cè)面8a，8b上，與安裝元件12的相對位置都是不同的。在相鄰磁環(huán)朝向相對的側(cè)面8a，8b上，導(dǎo)向孔7之間的偏移量要保證在磁輪10的裝配位置上，各磁環(huán)同極性方向的磁段3，3’相對于磁環(huán)軸，在軸向上基本上呈6°至20°的斜角分布。這里還可以考慮ー種可能性，在磁輪10的裝配位置上，各磁環(huán)同極性方向的磁段3,3’相對于磁環(huán)軸,在軸向上呈梯形偏移布置。相鄰磁環(huán)的導(dǎo)向孔7之間的偏移量在磁環(huán)圓周方向上可以小于各磁段對應(yīng)的圓弧。對磁段3，3’和永久磁鐵單體4，4’在單個磁環(huán)上進行定位，或是將它們通過磁環(huán)的排列組成磁輪10，有不同的設(shè)計方案。為了讓載體5上的永久磁鐵單體4，4’的布局垂直于環(huán)狀載體5或平行于磁環(huán)軸，可以對安裝元件12和裝入其中的固定元件6進行相應(yīng)的定位。每兩個固定元件6之間可以從側(cè)面插入ー個長方體或平行六面體的永久磁鐵單體4，4’。如果有意將永久磁鐵單體4，4’傾斜布置在載體5上，那么就要將載體5上的安裝元件12以及布置在其上的固定元件6與通過磁環(huán)中心點的磁環(huán)軸/磁輪軸形成6°至20°的傾斜。在兩個固定元件6之間放入ー個俯視呈平行四邊形的平行六面體的永久磁鐵單體4，4’。對于相鄰的磁環(huán)，永久磁鐵單體4，4’的相對位置在各個磁環(huán)上可以通過側(cè)面8a，8b相應(yīng)的導(dǎo)向孔7設(shè)計以及導(dǎo)向元件9的結(jié)構(gòu)來確定，且可以相互不同。這樣就可以對各個磁環(huán)的永久磁鐵單體4，4’相互偏移地進行布置，并且固定元件6在各磁環(huán)上有一個階梯狀的偏移量。另外還可以將永久磁鐵單體4，4’以直線方式布置成ー排，這樣磁輪10中并排布置的固定元件6就可以是一條連續(xù)的直線。該直線的定位方向可以為6°至20°的傾斜，也可以使平直的(即平行與通過磁輪中心的磁軸)。上述實施例是關(guān)于一個外轉(zhuǎn)子的磁力系統(tǒng)。專業(yè)人士認(rèn)為，通過簡單的更改，上述特征也可以應(yīng)用于內(nèi)轉(zhuǎn)子，特別是風(fēng)カ設(shè)備發(fā)電機的內(nèi)轉(zhuǎn)子，此時回繞環(huán)屏蔽的將不再是磁環(huán)的外圈，而是磁環(huán)的內(nèi)圈。因此上述特征也主要集中在磁環(huán)的內(nèi)圈。為了提高在與一個機器的開槽銜鐵相結(jié)合時產(chǎn)生的磁極敏感性，銜鐵片組的層疊必須能夠讓溝槽傾斜于中心軸。這使得為了最大化利用機器所必需的線圈變得難以應(yīng)用。為了能夠使用非傾斜的銜鐵，磁力系統(tǒng)I或磁輪10必須是傾斜的，這對于使用簡單的長方體磁段3，3’是不可能的。如果不采用平直的導(dǎo)向元件9，而采用凸變或階梯的導(dǎo)向元件，或是使用錯位的導(dǎo)向節(jié)片9a，9b (就像圖4所示那樣)，則可以得到相同的效果。因此形成了帶階梯狀偏移磁環(huán)2’，2a’ -2c’的磁力系統(tǒng)1，它與傾斜方式是類似的，其圖形表示見圖7。本發(fā)明提供了類型為一個外轉(zhuǎn)子，包括磁極轉(zhuǎn)子13的磁力系統(tǒng)。它包括一個由各個磁環(huán)2，2’，2a，2b，2c，2d，2e, 2f，2g，2h，2i，2j，2a’_2c’和多個磁化了的、極性交替變換的磁段3，3’組成的磁輪10。它可以應(yīng)用于風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機上。雖然該描述的磁力系統(tǒng)可以與已知的設(shè)備相似,但它的特別之處在于，這樣ー種磁力系統(tǒng)還能夠應(yīng)用于高負(fù)載的風(fēng)能設(shè)備零件中，井能在應(yīng)用中取得成功。—個磁力系統(tǒng)I包括磁極轉(zhuǎn)子殼11與放置在其中的磁輪10,該磁輪系統(tǒng)由各個通過粘膠劑連接且相互絕緣的磁環(huán)組成。磁環(huán)根據(jù)磁輪10的軸向總長度堆疊成ー個組包，一個薄壁回繞環(huán)5a用于磁力線導(dǎo)向和對外屏蔽。該組包的機械強度是通過固定元件，支撐件或?qū)蛟?來獲得的，它們應(yīng)被焊接在無磁力負(fù)載的區(qū)域。
由多個磁環(huán)組合而成的環(huán)狀磁輪10在生產(chǎn)磁極轉(zhuǎn)子13時與圖6所示的磁極轉(zhuǎn)子殼11相連接，磁輪10置于磁極轉(zhuǎn)子殼11的內(nèi)側(cè)。為了減輕磁極轉(zhuǎn)子殼11的重量，磁極轉(zhuǎn)子殼11可以由磁中性材料制成。在磁極轉(zhuǎn)子殼11的內(nèi)圈上有一個安裝表面14。安裝表面14(比如)可以是很輕微的凹槽，為了與磁極轉(zhuǎn)子殼11形成連接，它可以與磁輪10的幾何尺寸向匹配。為了生產(chǎn)磁極轉(zhuǎn)子，首先要將磁極轉(zhuǎn)子 殼11稍微加熱，以便能夠?qū)⒋艠O轉(zhuǎn)子殼11與磁輪10連接。磁極轉(zhuǎn)子殼11將被加熱到ー個溫度，使得磁極轉(zhuǎn)子殼11的內(nèi)徑(特別是安裝表面14的內(nèi)徑)膨脹到比磁輪10外徑大。在加熱磁極轉(zhuǎn)子殼11之后，要將磁輪10放置在磁極轉(zhuǎn)子殼11內(nèi)圈表面形成的安裝表面14中。在接下來的步驟中，磁極轉(zhuǎn)子殼11將被冷卻，使得磁極轉(zhuǎn)子殼11在磁輪10上面收縮。這樣的收縮是基于熱脹冷縮原理，相連接的兩個零件在加工時并不是精確匹配的磁極轉(zhuǎn)子殼11會稍微小一點，磁輪10會稍微大一點。這樣在正常溫度下(即室溫或環(huán)境溫度下)它們是無法進行連接的。通過加熱，被加熱物體會膨脹，冷卻時它又收縮。因此磁極轉(zhuǎn)子殼11在冷卻時就會收縮從而擠壓磁輪10。磁極轉(zhuǎn)子殼11的冷卻可以在環(huán)境溫度下進行。在該方法的步驟中，磁輪10的外圈面積(即，回繞環(huán)5a的外側(cè))涂有粘膠劑15。當(dāng)然也可以在磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14上涂抹粘膠劑。還可以考慮，既在磁輪10的外圈面積上又在磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14上涂抹粘膠劑。對磁輪10的外圈面積上涂膠或是對磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14涂膠，或是二者同時涂膠，可以在實施連接エ藝的過程中來進行。比如可以在加熱磁極轉(zhuǎn)子殼11之前，在安裝磁輪10之前，或是在冷卻磁極轉(zhuǎn)子殼11之前來涂膠。涂膠所用的粘膠劑是一種單組分，厭氧型固化粘膠劑，它在排除氧份后能在室溫下固化。只要與空氣中的氧氣相接觸，在粘膠劑中包含的硬化成分就是非活性的。一旦排除了粘膠劑15中的氧氣，比如將磁極轉(zhuǎn)子殼11與磁輪10連接并使之收縮就是這樣的例子，就會形成快速的固化，尤其是對于金屬的同時接觸。通過液體粘膠劑的毛細(xì)作用，在連接區(qū)域的最小空隙都會被填充。固化后的粘膠劑將會牢固附著在相鄰磁環(huán)進行連接的兩個側(cè)面的粗糙面上。固化過程是通過粘膠劑15與磁極轉(zhuǎn)子殼11和磁輪10的金屬表面接觸開始發(fā)生的，這樣金屬表面就起到了催化劑的作用。金屬材料就能夠相互粘接在一起。如果磁極轉(zhuǎn)子殼11是非金屬材料制成，即對于粘接來說是被動材料，在涂抹厭氧型固化粘膠劑之前，至少要在磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14上涂抹活化劑。如果磁輪10也有ー層非金屬材料，那么也可以在該表面涂抹活化劑。推薦涂抹活化劑的理由是，這類被動材料只具有很少的催化作用或是根本不具備催化作用。對于高被動特性的材料，比如鉻和不銹鋼，也推薦使用活化劑來避免粘接錯誤。這樣的粘接還加強了磁極轉(zhuǎn)子殼11與磁輪10粘接處抗腐蝕介質(zhì)的密封性。除此之外，該厭氧型固化粘膠劑15對于機械振動以及動態(tài)載荷有著很好的承受力。在使用厭氧型固化粘膠劑時，無論是否使用活化劑都需要一個額外步驟在安放磁輪10之前,將磁輪10的外圍表面(也就是回繞環(huán)5a的外表面)或磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14通過噴砂或噴丸處理變得毛糙。當(dāng)然也可以將兩個表面都通過噴砂或噴丸進行毛糙處理。通過該措施，能夠增強粘膠劑15的附著力以及磁極轉(zhuǎn)子殼11與回繞環(huán)5a的金屬輪之間的連接之前所述的方法在磁極轉(zhuǎn)子殼11冷 卻時發(fā)生了粘接和壓緊的組合過程。它們同時且共同發(fā)揮作用，來產(chǎn)生磁極轉(zhuǎn)子殼11和磁輪10之間的連接。在磁極轉(zhuǎn)子殼11進行冷卻的時候，它以カ連接形式用輕輕的壓緊カ包圍著磁輪10，同時以材料連接形式產(chǎn)生粘合連接的效果。另外，帶側(cè)邊的凹陷的安裝表面14還有ー個輔助的型面連接方式。無論如何，磁輪10的外圓周表面與磁極轉(zhuǎn)子殼11的安裝表面14之間的粘膠劑15無法與氧氣發(fā)生接觸，因此它會硬化，從而在以材料連接形式在縫隙中形成高強度的連接。通過冷卻磁極轉(zhuǎn)子殼11及其環(huán)抱著的磁輪10，磁輪10的各個永久磁鐵單體4，4’和各個磁段3，3’相互間以及與固定元件6之間會發(fā)生擠壓。同樣，載體5的金屬段16也會相互擠壓。所有這些元素就形成了相互間額外的カ連接。在磁極轉(zhuǎn)子殼11冷卻吋，它會是在磁輪10上面發(fā)生收縮，由此形成磁極轉(zhuǎn)子殼11和磁輪10之間的材料連接，并且在磁輪10的各個磁段3，3’或永久磁鐵単體4，4’之間，或是這些元件與相鄰的固定元件6之間產(chǎn)生カ連接。這樣它們與磁極轉(zhuǎn)子殼11 一道構(gòu)成了磁力系統(tǒng)I。為了從經(jīng)濟角度上解決過量的粘膠劑15的使用，我們建議要吸除從磁極轉(zhuǎn)子殼11和磁輪10之間的連接縫處溢出的粘膠劑15，并重復(fù)利用?？偟恼f來，生產(chǎn)外轉(zhuǎn)子類型的磁極轉(zhuǎn)子13的ー種方法是借助“收縮粘合連接”來完成的磁極轉(zhuǎn)子殼11和磁輪10之間，各磁段3，3’或永久磁鐵單體4，4’之間，以及它們與磁輪10的固定元件6之間形成力連接和材料連接。采用“收縮粘合連接”在抗剪カ和抗扭矩方面得到明顯的改善，同時被連接零件在其總長度上的連接幾乎是牢不可分的。ー個按照該方法生產(chǎn)的外轉(zhuǎn)子型的磁極轉(zhuǎn)子13帶有ー個由多個極性方向交替的、磁化的磁段3，3’組成的磁輪以及ー個極轉(zhuǎn)子殼11。它可以應(yīng)用于風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機中。即使該描述的磁力系統(tǒng)可以與已知的設(shè)備相似，但它的特別之處在于，這樣ー種用于形成粘合和收縮連接的エ藝還能夠應(yīng)用于高負(fù)載的風(fēng)能設(shè)備零件中，井能在應(yīng)用中取得成功。
權(quán)利要求
1.一個多極發(fā)電機的磁力系統(tǒng)(1)，尤其是用于風(fēng)能和風(fēng)力裝置，磁環(huán)(2，2’，2a’ -2c’，2a-2j)包覆載體(5)，在其外圈和內(nèi)圈將大量永久磁鐵單體(4，4’ )并排布置在規(guī)律性變化的極性方向上， 其特征在于 多個磁環(huán)(2，2'，2a-2j，2a' _2c ')在側(cè)面上沿軸向、同軸且并排地組合成為磁輪(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于載體(5)，特別是在它兩個側(cè)面上(8a，Sb)，沿著其周向或固定元件(6)以規(guī)則或是不規(guī)則的弧距布有導(dǎo)向孔(7)，在導(dǎo)向孔中插入導(dǎo)向元件的第一個導(dǎo)向節(jié)(9a)，導(dǎo)向元件(9)的第二個導(dǎo)向節(jié)(9b)則插入相鄰磁環(huán)(2'，2a' -2b'，2a-2j)的對應(yīng)導(dǎo)向孔(7)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的磁力系統(tǒng)(1)，其特征在于相鄰磁環(huán)(2'，2a'-2b'，2a-2j)通過一種材料結(jié)合將其并排的側(cè)面(8a，Sb)相互連接起來，而該材料結(jié)合是通過擠壓相鄰磁環(huán)(2'，2a' -2b'，2a-2j)由一種厭氧固化粘膠劑形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁力系統(tǒng)(1)，其特征在于相鄰磁環(huán)(2'，2a'-2b'，2a-2j)在相互擠壓作用下由一種厭氧固化粘膠劑和一種活性劑形成材料結(jié)合。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于對于沿著圓周布置的永久磁鐵單體(4，4')或磁段(3，3')，所有磁環(huán)(2' ,2a/ _2b'，2a_2j)的、載體(5)的或回繞環(huán)(5a)的導(dǎo)向孔(7)都處于在相同的圓周位置和弧面位置上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于導(dǎo)向元件(9)的第二個導(dǎo)向節(jié)(9b)在側(cè)面與第一個導(dǎo)向節(jié)(9a)形成偏移。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于第一個導(dǎo)向節(jié)(9a)與第二個導(dǎo)向節(jié)(9b)之間形成的間距要使得同極性方向的永久磁鐵單體(4，4')或磁段(3，3')在磁輪(10)上的裝配位置相對于磁軸在磁環(huán)(2'，2a' -2b'，2a-2j)之間的軸向方向上處于6°至20°，主要是傾斜布置或是階梯狀偏置的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁力系統(tǒng)(1)，其特征在于導(dǎo)向元件(9)的第一個導(dǎo)向節(jié)(9a)和第二個導(dǎo)向節(jié)(9b)之間的側(cè)向偏移要小于一個磁段(3，3')掠過的圓環(huán)弧段。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于磁輪(10)是由多個相鄰堆疊并用導(dǎo)向元件(9)相互定位磁環(huán)(2，2a-2j，2'，2a' _2c')組成的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的磁力系統(tǒng)(1)，其特征在于載體(5)的外圓周面和內(nèi)圓周面有安裝元件(12)，在它上面可以安放夾子狀的固定元件(6)，并且每兩個相隔一定距離的固定元件(6)將永久磁鐵單體(4，4')上固定在載體(5)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁力系統(tǒng)(1)，其特征在于相鄰永久磁鐵單體(4，4')的每個固定元件(6)都以機械方式隔開，并防止它們直接接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于相鄰固定元件(6)之間的間隔以及永久磁鐵單體(4，4')的尺寸要保證永久磁鐵單體(4，4')在側(cè)向上可以沿載體(5)軸向在相鄰固定元件(6)形成的自由空間中移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于由多個同極性方向、相鄰排列的永久磁鐵單體(4，4')形成磁段(3，3')。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于載體(5)形成回繞環(huán)(5a)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于永久磁鐵單體(4，4')是從稀土中的金屬生產(chǎn)出來的。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于安裝元件(12)是傾斜繞轉(zhuǎn)的，特別是在6°至20°的角度內(nèi)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的磁力系統(tǒng)(I)，其特征在于磁輪(10)是采用熱縮膠結(jié)合通過材料連接或力連接方式沿著安裝面(14)與磁極轉(zhuǎn)子殼(11)連接在一起的。
全文摘要
用于多極發(fā)電機的磁力系統(tǒng)(1)，特別是風(fēng)能和風(fēng)力裝置，磁環(huán)(2，2’，2a’-2c’，2a-2j)包覆載體(5)，在其外圈和內(nèi)圈將大量永久磁鐵單體(4，4’)并排布置在規(guī)律性變化的極性方向上，因此要研究一種裝配方法，使得風(fēng)力裝置發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子與大量并排布置的永久磁鐵單體能夠以簡單方便的裝配方式進行組裝。要到達該目標(biāo)，多個磁環(huán)(2，2’，2a-2j，2a’-2c’)應(yīng)在側(cè)面上沿軸向、同軸且并排地組合成為磁輪(10)。
文檔編號F03D9/02GK102713271SQ200980155251
公開日2012年10月3日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者克勞斯·博登斯泰恩, 德特勒夫·蘭格, 迪特·魯普里奇 申請人:廣西銀河風(fēng)力發(fā)電有限公司