描述一种用于制造永磁体(150)的装置(100)，所述装置(100)包括：i)被配置成提供第一磁通量图案的第一电磁设备(110)，ii)被配置成提供不同于所述第一磁通量图案的第二磁通量图案的第二电磁设备(120)，以及iii)布置在所述第一电磁设备(110)与所述第二电磁设备(120)之间的模具(130)，其中所述模具(130)具有用于接纳磁粉(135)的模具腔(131)。所述第一电磁设备(110)和所述第二电磁设备(120)被布置成使得当所述磁粉(135)被放置到所述模具腔(130)中时，a)所述磁粉(135)的第一区域(135a)被配向为聚焦磁通量区域(151)，所述聚焦磁通量区域(151)具有磁化方向的第一角分布，其导致聚焦配向，并且b)所述磁粉(135)的第二区域(135b)被配向为平行磁通量区域(152)，所述平行磁通量区域(152)具有磁化方向的第二角分布，其导致平行配向。其导致平行配向。其导致平行配向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有聚焦和平行磁通量区域的单块永磁体的装置和方法
[0001]本专利技术涉及一种用于制造永磁体的装置。本专利技术进一步涉及一种制造永磁体的方法。进一步，本专利技术涉及是单块的并且包括聚焦磁通量区域以及平行磁通量区域的永磁体。此外，本专利技术涉及一种包括该永磁体的机电换能器、特别是用于风力涡轮机的发电机。本专利技术还涉及一种包括该机电换能器的风力涡轮机。
[0002]因此，本专利技术涉及制造用于机电换能器(特别是用于风力涡轮机的具有永磁体的电气发电机)的永磁体的
技术介绍
[0003]永磁材料用于多种不同的应用领域中。可能地，在技术和经济上最重要的应用领域是机电换能器，即，电动马达和发电机。配备有至少一个永磁体的电动马达通过借助于绕组或线圈产生变化的磁场而将电能转换成机械能。此变化的磁场与PM的磁场相互作用，从而例如导致转子装置相对于电动马达的定子装置的旋转移动。以物理互补方式，发电机将机械能转换成电能。
[0004]发电机是用于产生电能的任何发电厂的核心部件。这适用于直接捕获机械能的发电厂，例如水力发电装置、潮汐发电装置和也称为风力涡轮机的风力发电装置。
[0005]发电机的效率可能是优化电能的产生的最重要的因素。对于永磁体发电机，必须的是，由永磁体产生的磁通量是强的，即，存在高水平/量值的磁通量密度。目前，这可能最好是通过烧结稀土磁体来实现，例如使用NdFeB(Nd2Fe
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B)材料组合物。然而，由永磁体产生的空间磁场分布也对发电机效率有影响。
[0006]在永磁体发电机中，永磁体通常表面安装在转子上，而在所述转子与定子之间存在气隙。因此，气隙中的磁场通量密度受到永磁体的磁通量密度的限制，永磁体的磁通量密度由永磁体在磁路中的工作点决定(磁体的面积＝磁体作用的气隙的面积)，并且又受到磁性材料的性质的限制。
[0007]图13示出现有技术的永磁体的实例，其中磁体被配置成使得磁通量是平行的，即，磁体具有导致平行磁化的磁化方向角分布。应注意，在此文档中，术语“平行”还指代“接近平行”或“名义上平行”或“基本上平行”的磁化。磁体按多极交替阵列并排(其间有间隙)布置在转子支撑结构的顶部上。
[0008]图14示出现有技术的永磁体的另一个实例，其中磁体在制造期间被配置成使得磁通量是聚焦的，即，磁体具有导致聚焦磁化的磁化方向角分布。磁体按多极交替阵列并排(其间有间隙)布置在转子支撑结构的顶部上。
[0009]通过使用聚焦的磁通量磁体，可以增加气隙通量密度(特别是空间气隙磁通量密度分布的基本分量)，并且因此可以提高机器的性能(在扭矩和效率方面)，而不增加所采用的磁体体积。
[0010]虽然聚焦的磁通量磁体可以通过增加的气隙磁通量密度来增强整体性能，但是在
代表性机器环境中，聚焦的磁通量磁体的生产和部署存在挑战：
[0011]i)聚焦极和非聚焦极处的磁通量密度的差异可能导致作用在磁体表面或磁体所位于的磁体模块上的力的不平衡，从而减小将磁体拉向转子支撑件的净力。此情况可能使这种布置的安装/保持复杂化。
[0012]ii)随着磁体尺寸的增加(这是增加电机的额定值/大小所需)，在制造期间，在模具腔中以足够水平产生基本上理想的磁通量聚焦配向场(magnetic flux focus alignment field)以磁性地配向磁粉可能具有挑战性。
[0013]iii)在极面上获得所需的聚焦配向的最佳取向可能导致来自磁体的侧面的增加的泄漏，这减少这些区域中的材料对气隙磁通量的贡献。
[0014]为了克服这些问题，可以根据所期望的磁性质和环境，将具有聚焦磁通量的磁体与具有平行磁通量的磁体组合。例如，可以这样做以便在不影响磁体净力的情况下受益于机器气隙处的磁通量聚焦气隙增强，并且潜在地用于其中在实现最佳磁通量聚焦配向时可能遇到制造挑战的较大磁体。
[0015]然而，在此情况下，需要将两个单独的磁体(即，一个聚焦磁通量磁体和一个平行磁通量磁体)组合在一起。
[0016]图15示出根据现有技术的用于制造永磁体的装置200的实例：励磁线圈240被供应励磁电流，并且铁磁钢轭部245将磁场引导到包括模具腔231的模具230。在所述模具腔231中，磁粉被引导和压制成“生”磁体(green magnet)。模具腔231布置在两个磁极210之间，其中磁极210关于模具腔231中的磁粉提供磁通量。在模具腔231中的初始磁粉压缩期间，施用配向磁通量以配向/取向磁粉的粒子/晶粒。对于具有单一均匀磁化方向的平行磁通量磁体，模具腔231位于两个平行磁极210之间，如图所示。
[0017]此“生”磁体可以然后在烧结之前经受进一步压缩(等静压缩(isostatic compression))以产生完全致密的磁体，该完全致密的磁体然后经受脉冲磁化以获得最终的永磁体。
[0018]EP 3276642A1描述一种烧结稀土PM，其具有聚焦磁性配向图案，具有一体形成的或单片PM本体。
[0019]EP 2762838A1描述一种用于制造具有磁性取向的晶粒的磁体的装置和方法。永磁体的场是通过以如下方式向制成磁体的材料施加外部场来成形的：使材料的不同区域沿不同方向配向。该装置可以包括金属粉末压机，其可以在存在磁场的情况下压制金属粉末。该压机可以沿轴向方向压缩粉末。该场可以具有横向于轴向方向的磁通量线。该场可以具有沿着轴向方向的磁通量线。
[0020]然而，根据现有技术，提供两个单独磁体(一个具有聚焦磁通量，并且另一个具有平行磁通量)可能导致增加的制造复杂性，因为这两个单独磁体在磁性配向方面需要完全不同的制造装置，并且必须然后组装在一起。
[0021]可能需要以高效且稳健的方式提供具有聚焦和平行磁通量性质的单片单块永磁体。
技术实现思路
[0022]此需求可以由根据独立权利要求的主题满足。从属权利要求描述本专利技术的有利实
施例。
[0023]根据本专利技术的第一方面，描述一种用于制造永磁体、特别是单片单块永磁体的装置，所述装置包括：
[0024]i)被配置成提供第一磁通量图案、特别是聚焦磁通量图案的特别是包括第一磁极的第一电磁设备，
[0025]ii)被配置成提供不同于所述第一磁通量图案的第二磁通量图案、特别是平行磁通量图案的特别是包括第二磁极的第二电磁设备，以及
[0026]iii)基本上布置在所述第一电磁设备与第二电磁设备之间的模具，其中所述模具具有用于接纳特别是包括多个磁性粒子的磁粉的模具腔。
[0027]所述第一电磁设备和第二电磁设备被配置成使得，当磁粉被放置到模具腔中时，
[0028]a)磁粉的第一区域被配向为聚焦磁通量区域，所述聚焦磁通量区域具有磁化方向的第一角分布，其导致聚焦配向、特别是在后续磁化过程中实现聚焦磁化，并且
[0029]b)磁粉的第二区域被配向为平行磁通量区域，所述平行磁通量区域具有磁化方向的第二角分布，其导致平行配向、特别是在后续磁化过程中实现平行磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造永磁体(150)的装置(100)，所述装置(100)包括：第一电磁设备(110)，其被配置成提供第一磁通量图案；第二电磁设备(120)，其被配置成提供不同于所述第一磁通量图案的第二磁通量图案；模具(130)，其布置在所述第一电磁设备(110)与所述第二电磁设备(120)之间，其中，所述模具(130)具有用于接纳磁粉(135)的模具腔(131)；其中，所述第一电磁设备(110)和所述第二电磁设备(120)被布置成使得当所述磁粉(135)被放置到所述模具腔(131)中时，所述磁粉(135)的第一区域(135a)被配向为聚焦磁通量区域(151)，所述聚焦磁通量区域(151)具有磁化方向的第一角分布，其导致聚焦配向，并且所述磁粉(135)的第二区域(135b)被配向为平行磁通量区域(152)，所述平行磁通量区域(152)具有磁化方向的第二角分布，其导致平行配向。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一磁通量是聚焦磁通量图案；和/或其中，所述第二磁通量是平行磁通量图案。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一电磁设备(110)被配置成关于所述磁粉(135)的所述第一区域(135a)提供所述聚焦磁通量图案。4.根据权利要求3所述的装置(100)，其中，所述第一电磁设备(110)的至少一部分包括非平面形状，特别是由凸形、半圆形、半卵形、半椭圆形、半圆形、梯形、部分矩形、弦圆形组成的群组的形状。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置(100)，其中，所述第二电磁设备(120)被配置成关于所述磁粉(135)的所述第二区域(135b)提供所述平行磁通量图案。6.根据权利要求5所述的装置(100)，其中，所述第二电磁设备(120)相对于所述模具腔(131)至少部分包括非凹形形状。7.根据权利要求5或6所述的装置(100)，其中，所述第二电磁设备(120)至少部分包括平面的或半凸形的形状。8.一种制造永磁体(150)的方法，其中所述方法包括：将包括多个磁性粒子的磁粉(135)放置到模具(130)的模具腔(131)中；使用第一电磁设备(110)关于所述模具腔(131)建立第一磁通量图案；使用第二电磁设备(110)关于所述模具腔(131)建立不同于所述第一磁通量图案的第二磁通量图案；将所述磁粉(135)的第一区域(135a)配向为聚焦磁通量区域(151)，所述聚焦磁通量区域(151)具有磁化方向的第一角分布，其导致聚焦配向；以及将所述磁粉(135)的第二区域(135b)配向为平行磁通量区域(152)，所述平行磁通量区域(152)具有磁化方向的第二角分布，其导致平行配向。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述磁粉(135)的所述第一区域(135a)比所述磁粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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