具有至少一个凹槽或缝隙以减少涡流的中空永磁体筒形件的制作方法

1.本发明涉及用于在电机中使用的永磁体，该永磁体具有一件式中空筒形件的形式、特别是具有中空环状筒形件的形式。


背景技术：

2.永磁机、特别是具有单齿绕组的永磁机经常遭受因在永磁体内感应的涡流而引起的涡流损失。涡流导致热的产生，该热会造成电机的热过载和故障。一方面，涡流是由电机的气隙中的变化/脉冲磁场引起的，气隙场的脉冲取决于电机的定子的开槽和电流馈送。另一方面，涡流是由变化的磁流量引起的，而该变化的磁流量是通过将电流馈送至电机的单齿绕组而引起的。
3.为减少涡流损失，已知一方面将永磁体分割成彼此分开的多个永磁体部分(参见例如ep 1 976 096 a2)，且所述多个永磁体部分是彼此隔离并结合在一起的。分开的永磁体部分的数量取决于电机的特定几何形状。
4.凹槽优选地通过线腐蚀切割而形成。在永磁体中形成凹槽后，可以用绝缘材料填充凹槽，该绝缘材料例如是聚合物塑料且特别是丙烯酸塑料。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种永磁体，该永磁体易于制造并且具有优异的涡流损失性能和机械稳定性以供在电机中使用。
6.该目的通过独立权利要求来解决。据此，用于在电机中使用的永磁体是一件式中空筒形件、特别是中空环状筒形件。永磁体包括一个或更多个凹槽，所述一个或更多个凹槽将永磁体分成互相连接的至少两个部分。
7.中空筒形件是具有任意基部和中空内部的筒形件。中空环状筒形件是具有垂直于筒形件的轴线的环形基部的筒形件。
[0008]“一件式”意指由磁性材料组成的一个零部件。经由绝缘材料、特别是粘合剂相互连接的两个部件是两个部件而不是一个部件，因为这两个部件不是通过磁性材料而相互连接的。
[0009]
凹槽使筒形的永磁体的涡流损失减少。与具有通过粘合剂结合的多个永磁体部分的永磁体相比，具有凹槽的一件式永磁体是更便宜且更易于制造的。此外，与具有分开部分的永磁体相比，一件式永磁体的磁场是更加同质的。
[0010]
有利地，所述一个或更多个凹槽是螺旋形部，也就是说，所述一个或更多个凹槽围绕筒形件的外覆部(mantle)以恒定的梯度(gradient)延绕。所述一个或更多个凹槽具有螺旋体的形式。
[0011]
螺旋形部是凹槽的总体形式。这并不排除例如凹槽的端部是不同形状的。
[0012]
螺旋形凹槽是非常易于生产且成本有效的，特别地，螺旋形凹槽是非常易于通过线切割生产且成本有效的。在第一步骤中，线以相对于中空筒形件成预定的角度进行布置，
在第二步骤中，中空筒形件被旋转以切割出凹槽。
[0013]
优选地，永磁体包括恰好(exactly)两个凹槽。这具有下述优点：所述两个凹槽可以同时切割而成，这使得生产甚至更加高效。
[0014]
此外，永磁体可以包括彼此不接触或不相交的两个或更多个凹槽。
[0015]
在优选的实施方式中，所述一个或更多个凹槽围绕筒形件的外覆部以大于或等于0的梯度延绕，特别地，其中，梯度是变化的。
[0016]
有利地，中空筒形件的形式包括底基部和顶基部，其中，所述一个或更多个凹槽以90
°
的角度抵接底基部，以及/或者所述一个或更多个凹槽不抵接顶基部。
[0017]
90
°
的角度使永磁体在凹槽的一个端部处的稳定性提高。
[0018]
特别地，所述一个或更多个凹槽是关于作为对称轴线的筒形件轴线在轴向上轴对称地布置的。
[0019]
将凹槽留空避免了任何老化或与温度相关的问题。但是，可以优选的是，所述一个或更多个凹槽是用绝缘材料填充的，特别地，该绝缘材料是聚合物塑料，以及特别地，该绝缘材料是丙烯酸塑料。
[0020]
优选地，永磁体由特别是烧结材料的材料组成或包括特别是烧结材料的材料，该材料由钕、铁和硼的合金或者钐和钴的合金组成，或者该材料包括钕、铁和硼的合金或者钐和钴的合金。
[0021]
特别地，所述一个或更多个凹槽具有与中空筒形件的壁的深度相等的深度。
[0022]
此外，包括两个凹槽的永磁体是有利的，因为所述两个凹槽可以同时切割而成。
附图说明
[0023]
当考虑本发明的以下详细描述时，本发明将被更好地理解并且除以上阐述的目标之外的目标将变得明显。参照附图进行该描述，在附图中：
[0024]
图1a至图1e以不同的视图示出了具有两个凹槽的永磁体的第一示例性实施方式；以及
[0025]
图2a至图2e以不同的视图示出了具有两个凹槽的永磁体的第二示例性实施方式。
具体实施方式
[0026]
图1a至图1e示出了永磁体的第一示例性实施方式。图1a示出了具有顶基部1a和坐标系x、z、的立体图。图1b示出了带有底基部1b的立体图，图1c示出了侧视图，图1d示出了仰视图，并且图1e示出了俯视图。图2a至图2e示出了第二实施方式的相同视图。
[0027]
两个实施方式都示出了具有中空环状筒形件的形式的永磁体1。中空环状筒形件具有形成为全等圆的底基部和顶基部并具有厚度d和高度h。
[0028]
永磁体1具有两个凹槽2和3。可以看到的是，凹槽2和凹槽3沿x方向切割穿过永磁体1。换句话说，凹槽完全地延伸穿过永磁体1的壁厚d。
[0029]
凹槽2和凹槽3在底基部1b处沿竖向的z方向开始、即以相对于底基部1b成90
°
的角度开始。在短的垂直部分2a和短的垂直部分3a之后，凹槽2和凹槽3具有螺旋形进程，即，凹槽2和凹槽3围绕中空环状筒形件的外覆部以角度α的恒定梯度延绕。凹槽2和凹槽3两者的梯度是完全相同且恒定的，直至凹槽2的端部2b和凹槽3的端部3b为止。凹槽2和凹槽3不与
顶基部1a抵接。所述两个凹槽2和3是相对于筒形件轴线5对称地布置的。
[0030]
凹槽2和凹槽3在彼此之间延伸并且围封互相连接的多个部分4a至4e。永磁体是一件式的。
[0031]
凹槽2和凹槽3的宽度优选地在0.05毫米至多个0.1毫米的范围内。作为优选的示例，宽度可以特别是0.14毫米或0.25毫米。优选地，凹槽2和凹槽3的宽度尽可能地小。
[0032]
永磁体1的深度d例如在1.5毫米至3毫米的范围内，但深度d可以更大或更小。筒形件的外径例如在5毫米至50毫米的范围内，并且高度h例如在不大于(until)150毫米的范围内。
[0033]
永磁体的材料可以包括钕、铁和硼的合金，或者永磁体的材料可以由钕、铁和硼的合金组成，并且因此永磁体可以是所谓的ndfeb永磁体。或者，永磁体的材料可以包括钐和钴的合金，或者永磁体的材料可以由钐和钴的合金组成，并且因此永磁体可以是所谓的smco永磁体。当然，可以采用其他材料。这种磁体的使用对技术人员是已知的并且这种磁体可以特别地用于电机，该电机例如可以是永磁机或同步机。永磁体可以布置在电机的转子上或定子上。电机可以作为马达、例如作为伺服马达和/或作为发电机使用。电机可以特别地作为混合马达、尤其作为例如车辆中的启动发电机使用。
[0034]
在示出的实施方式中，凹槽2和凹槽3是用绝缘材料填充的，该绝缘材料例如是胶黏剂或聚合物塑料并特别是丙烯酸塑料。特别地，可以使用所谓的浸渍树脂或滴浸树脂。
[0035]
具有角度α的梯度可以是恒定的或可以变化，并且角度α可以任意地选择、特别地取决于感应涡流。
[0036]
在下文中对根据本发明的永磁体的优选制造方法进行描述：
[0037]
在磁场中由粉状材料、例如上面提到的材料压制出坯料，永磁体1应该由该粉状材料制成。磁场以已知的方式用于将优选的磁取向提供至坯料。如技术人员已知的，压制出坯料，然后对坯料进行烧结。
[0038]
在另一步骤中，对坯料进行切割并对坯料进行研磨直至坯料达到所需的筒形形式。钻头沿着筒形件轴线制作出孔，以使得形成中空筒形件。
[0039]
通过用已知的机械、例如腐蚀线切割机执行的切割步骤，提供具有如上所述的两个凹槽2和3的中空环状筒形件。由于凹槽2和凹槽3是相对于筒形件中心轴线在轴向上对称地布置的，因此可以用一个单独的腐蚀线同时切割出凹槽2和凹槽3。
[0040]
在到达凹槽2和凹槽3的端部处后，腐蚀线被切断。凹槽可以用绝缘材料填充并且可以进行表面处理。
[0041]
图2a至图2e示出了第二示例性实施方式。附图标记与图1a至图1e中使用的附图标记相同。第一示例性实施方式与第二示例性实施方式之间的区别在于凹槽2和凹槽3的进程。在第二示例性实施方式中，凹槽整体上沿水平方向延伸，其中，方向进行多次180
°
改变。方向反转部是用附图标记2c和3c标示的。凹槽2和凹槽3是相对于筒形件轴线5对称布置的。
[0042]
尽管现在示出和描述了本发明的优选实施方式，可以清楚理解的是，本发明不限于示出和描述的优选实施方式，而是可以在以上权利要求的范围内以其他各种方式实施和实践。