CN101816117B - 磁性元件、转子及其制造方法、电机以及具有所述电机的电器 - Google Patents

磁性元件、转子及其制造方法、电机以及具有所述电机的电器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种磁性元件(37)以及对其进行制造以装配到转子(38)中的方法，所述磁性元件(37)具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式(42)，其中，所述磁性元件(37)中的所述磁畴对准模式(42)具有在所述磁性元件(37)的横向边缘之间横跨所述磁性元件(37)的至少一部分、从至少部分径向到至少部分切向的基本上连续变化的取向。

Description

磁性元件、转子及其制造方法、电机以及具有所述电机的电器
技术领域
本发明涉及电动机以及在这样的电机中使用的磁性元件，并且尤其涉及具有外部转子的电机，这种类型的外部转子作为家用洗衣机或者其它装置的主驱动电机。
背景技术
EP1548171描述一种用于洗衣机的驱动***。该驱动***包括具有大直径的浅定子以及转子的电机，该转子具有位于定子外部的磁体。如上述申请的图2所示，定子被支撑在洗衣桶的端部上。定子具有驱动轴可以通过其的孔径。如EP专利申请1548171的图2和图16所示，要被固定到洗衣机的旋转滚筒上的转子具有被支撑在钢垫环(backing ring)内侧上的永磁材料构成的环。在转子的毂(hub)(轴可以通过其延伸)与钢垫环之间延伸有框架。垫环和框架可以形成在一起。永磁材料由一组弯曲的永磁元件制成。永磁材料在转子的物理构建之后被磁化。典型的转子具有被磁化为磁性材料的环的多于30个的磁极。这些磁极的极性在环的周围交替。
磁性元件通常由硬铁氧体永磁材料制成。该磁体可以是各向同性或者各向异性。在各向异性的情况下，磁性元件形成为其磁畴横跨该磁体的厚度对准以径向对准，通常由本申请图1中的箭头“A”表示。转子的磁化按照这种模式以生成通过磁体厚度的径向磁场线，由图1中的磁通线或者路径表示。这产生了磁极位于磁体外侧表面(邻近钢垫)上的模式，与磁极位于磁体表面内侧(面向径向向内)上的模式相反。
在径向磁化的情况下，每个磁体接近磁体之间界面的部分被认为在从转子耦合到定子中的通量方面提供很少益处并且通常被去除而使转矩产生具有很小损失。
生成Halbach阵列以至少部分地缓解该问题。Halbach阵列的一个示例是具有按照本申请的图2a所示取向的磁化的各自方向的磁体排列。如本申请的图2b所示，产生全部最终磁通场，这降低了耦合在磁环的后表面外的磁通量。在这样的阵列中可以使用各向同性或者各向异性的磁性部分。各向异性部分具有沿着一个方向对准的磁畴，而各向同性部分具有随机排列的磁畴。图2c示出了产生磁通场的“理想”Halbach阵列的一部分，其中许多或者无限数量的磁性元件形成为Halbach阵列。
已经提出，可以对单片各向同性环进行磁化以产生Halbach阵列“类型”磁场。使用外部磁场对单片环的部分进行磁化。由于各向同性磁体降低的磁强度，与被径向磁化的各向异性磁体相比，各向同性环的性能将受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性元件，具有这种元件的转子或者电机，或者使用这种电机或者转子的电器，其中，磁性元件具有预对准的畴以使得能够在转子或者转子的一部分中产生改进的最终磁通场或者至少为工业提供有用选择。
本发明的一方面在于一种转子，该转子包括：具有两个横向边缘的多个磁性元件，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，设置所述多个磁体以形成具有内表面和外表面的永磁环，所述永磁环的直径在150mm与400mm之间，高度小于100mm并且厚度小于20mm，以及将所述磁性元件保持在所述环结构中的刚性支撑体，其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，其中，所述磁性元件被磁化以生成最终磁通场。
优选地，所述磁性元件在每个横向边缘与前边缘的交叉部分处具有棱角，其中，所述前边缘是位于所述转子的所述内表面处的边缘。
优选地，每个磁性元件具有位于所述磁性元件的横向边缘之间的磁极并且每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有横跨所述磁性元件的宽度、从在所述磁性元件的所述磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的两个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
优选地，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有明显的切向分量。
优选地，所述切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有至少15度的取向。
优选地，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有在20度到35度之间的取向。
优选地，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有基本上30度的取向。
优选地，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有主导切向分量。
优选地，每个磁性元件具有位于一个横向边缘处或者朝向一个横向边缘的磁极。
优选地，所述磁畴对准模式的所述取向在所述横向边缘处具有明显的切向分量。
优选地，所述取向在所述磁性元件上基本上非线性变化。
优选地，所述磁性元件内的所述磁畴对准模式的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系式成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
优选地，将一个或者多个间隔元件放置在设置为形成所述永磁环的一个或者多个邻近磁性元件的所述横向边缘之间。
优选地，所述间隔元件是磁性的，其磁畴对准模式具有横跨所述间隔元件的基本上切向取向。
优选地，通过施加在每个磁性元件内具有与所述元件内的所述磁畴对准模式基本上类似的几何形状的外部磁通场来产生所述最终磁通场。
优选地，所述最终磁通场是Halbach类型通量场。
优选地，所述最终磁通场具有在所述环周围间隔开并且具有交替极性的磁极，所述磁极相对于所述永磁环径向对准，并且其中，所述永磁环的所述最终磁通场横跨在具有相反极性的相邻磁极之间并且被聚集在这些磁极之间以延伸超出由所述内表面限定的边界，但是在由所述永磁环的所述外表面限定的边界内保持至少部分受限。
优选地，所述磁畴对准模式在所述磁性元件被磁化时辅助生成更强的最终磁通场。
优选地，所述最终磁通场在每个磁性元件中的部分具有在所述磁性元件上基本上连续变化的取向，其中：横跨所述磁性元件的宽度，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁性元件邻近所述永磁环中其它磁性元件的所述边缘处具有主导切向分量的取向，并且横跨所述磁性元件的深度，所述取向从在与所述永磁环的所述内表面相对应的边缘处具有主导径向分量的取向变化到在与所述永磁环的所述外表面相对应的边缘处具有主导切向分量的取向。
优选地，所述取向在所述磁性元件上基本上非线性变化。
优选地，所述最终磁通场中位于延伸超出由所述永磁环磁性元件的所述内表面限定的边界的相邻磁极之间的部分具有连续变化的取向，其中：在所述磁极之间，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁极之间的中点处具有主导切向分量的取向，并且从所述内表面径向延伸，所述取向从在所述内表面处具有主导径向分量的取向变化到具有随着到所述内表面的距离变化而增加的切向分量的取向。
优选地，所述取向在所述磁极之间基本上非线性变化并且延伸超出所述内表面。
优选地，在所述磁性元件的所述内表面处或者所述磁性元件的所述内表面附近，所述最终磁通场的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝-sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
优选地，对于每个磁性元件，在制造所述磁性元件期间对准所述磁畴。
优选地，对于每个磁性元件，在使用包括用于限定腔的一个或者多个元件的压模工具或者注模工具以及用于施加磁通场的装置进行制造期间对准所述磁畴，其中所述装置在所述腔中生成本质上与所述元件中的期望磁畴对准模式相类似的磁场。
优选地，在包括电换向电机的洗衣机的驱动电机中使用所述转子，所述电机的定子具有通过通电使所述转子旋转的绕组，所述定子耦合到所述洗衣机的非旋转桶或者壳体，所述转子耦合到所述洗衣机的旋转滚筒。
优选地，所述洗衣机是顶部加载洗衣机，所述洗衣机包括：外部封套，悬挂在所述外部封套中的桶以及位于所述桶中的旋转滚筒。
优选地，所述洗衣机是水平轴洗衣机，所述洗衣机包括：外部封套，旋转滚筒壳体以及位于所述壳体中的旋转滚筒。
优选地，所述洗衣机是具有顶部加载接入的水平轴洗衣机，所述洗衣机包括：外部封套，桶以及位于所述桶中的旋转滚筒。
优选地，在功率生成装置中使用所述转子。
本发明的另一方面在于一种在洗衣机中使用的电机，所述电机包括：具有至少三个相绕组的定子，每个相绕组形成在多个径向延伸的定子齿上，如前述权利要求的任一项所述的转子，所述转子与所述定子同心，所述永磁环位于所述定子齿外侧并且所述转子磁极面对所述定子齿的端部。
本发明的另一方面在于一种制造转子的方法，包括步骤：制造包括永磁材料的多个磁性元件，所述磁性元件具有两个横向边缘，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，在刚性支撑体中将所述磁性元件设置并且保持到永磁环中，以及磁化所述磁性元件以生成最终磁通场。
优选地，所述磁性元件在每个横向边缘与前边缘的交叉部分处具有棱角，其中，所述前边缘是位于所述转子的所述内表面处的边缘。
优选地，制造所述多个磁性元件的步骤包括向每个磁性元件施加外部磁通场以对准所述磁畴。
优选地，每个磁性元件具有位于所述磁性元件的横向边缘之间的磁极并且向所述磁性元件施加所述外部磁通场对准其磁畴，使得所述磁性元件中的所述磁畴对准模式具有横跨所述磁性元件的宽度、从在所述磁性元件的所述磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的两个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
优选地，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有明显的切向分量。
优选地，所述切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有至少15度的取向。
优选地，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有在20度到35度之间的取向。
优选地，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有基本上30度的取向。
优选地，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有主导切向分量。
优选地，每个磁性元件具有位于一个横向边缘处或者朝向一个横向边缘的磁极。
优选地，所述取向在所述磁性元件上基本上非线性变化。
优选地，所述磁性元件内的所述磁畴对准模式的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系式成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
优选地，通过施加在每个磁性元件内具有与所述元件内的所述磁畴对准模式基本类似的几何形状的外部磁通场来产生所述最终磁通场。
优选地，所述最终磁通场是Halbach类型通量场。
优选地，所述最终磁通场具有在所述环周围间隔开并且具有交替极性的磁极，所述磁极相对于所述永磁环径向对准，并且其中，所述永磁环的所述最终磁通场横跨在具有相反极性的相邻磁极之间并且被聚集在这些磁极之间以延伸超出由所述内表面限定的边界，但是在由所述永磁环的所述外表面限定的边界内保持至少部分受限。
优选地，所述磁畴对准模式在所述磁性元件被磁化时辅助生成更强的最终磁通场。
优选地，所述最终磁通场在每个磁性元件中的部分具有在所述磁性元件上基本上连续变化的取向，其中：横跨所述磁性元件的宽度，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁性元件邻近所述永磁环中其它磁性元件的所述边缘处具有主导切向分量的取向，并且横跨所述磁性元件的深度，所述取向从在与所述永磁环的所述内表面相对应的边缘处具有主导径向分量的取向变化到在与所述永磁环的所述外表面相对应的边缘处具有主导切向分量的取向。
优选地，所述取向在所述磁性元件上基本上非线性变化。
优选地，所述最终磁通场中位于延伸超出由所述永磁环磁性元件的所述内表面限定的边界的相邻磁极之间的部分具有连续变化的取向，其中：在所述磁极之间，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁极之间的中点处具有主导切向分量的取向，并且从所述内表面径向延伸，所述取向从在内表面处具有主导径向分量的取向变化到具有随着到所述内表面的距离变化而增加的切向分量的取向。
优选地，所述取向在所述磁极之间基本上非线性变化并且延伸超出所述内表面。
优选地，在所述磁性元件的所述内表面处或者所述磁性元件的所述内表面附近，所述最终磁通场的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝-sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
本发明的另一方面在于一种转子，包括：具有两个横向边缘的多个磁性元件，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，设置所述多个磁体以形成具有内表面和外表面的永磁环，以及将所述磁性元件保持在所述环结构中的刚性支撑体，其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，其中，所述磁性元件被磁化以生成最终磁通场。
本发明的另一方面在于一种用于装配到磁性元件的环中以形成转子的一部分的磁性元件，所述磁性元件具有两个横向边缘，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，其中，所述磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
优选地，所述元件具有位于每个横向边缘与前边缘的交叉部分处的棱角，其中，所述前边缘是位于所述转子的所述内表面处的边缘。
优选地，所述磁极位于所述磁性元件的横向边缘之间并且每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有横跨所述磁性元件的宽度、从在所述磁性元件的所述磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的两个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
优选地，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有明显的切向分量。
优选地，所述切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有至少15度的取向。
优选地，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有在20度到35度之间的取向。
优选地，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有基本上30度的取向。
优选地，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有主导切向分量。
优选地，每个磁性元件具有位于一个横向边缘处或者朝向一个横向边缘的磁极。
优选地，所述磁畴对准模式的所述取向在所述横向边缘处具有明显的切向分量。
优选地，所述取向在所述磁性元件上基本上非线性变化。
优选地，所述磁性元件内的所述磁畴对准模式的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系式成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
优选地，通过施加在每个磁性元件内具有与所述元件内的所述磁畴对准模式基本上类似的几何形状的外部磁通场来产生所述最终磁通场。
优选地，所述最终磁通场是Halbach类型通量场。
优选地，所述最终磁通场具有在所述环周围间隔开并且具有交替极性的磁极，所述磁极相对于所述永磁环径向对准，并且其中，所述永磁环的所述最终磁通场横跨在具有相反极性的相邻磁极之间并且被聚集在这些磁极之间以延伸超出由所述内表面限定的边界，但是在由所述永磁环的所述外表面限定的边界内保持至少部分受限。
优选地，所述磁畴对准模式在所述磁性元件被磁化时辅助生成更强的最终磁通场。
优选地，所述最终磁通场在每个磁性元件中的部分具有在所述磁性元件上基本上连续变化的取向，其中：横跨所述磁性元件的宽度，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁性元件邻近所述永磁环中其它磁性元件的所述边缘处具有主导切向分量的取向，并且横跨所述磁性元件的深度，所述取向从在与所述永磁环的所述内表面相对应的边缘处具有主导径向分量的取向变化到在与所述永磁环的所述外表面相对应的边缘处具有主导切向分量的取向。
优选地，所述取向在所述磁性元件上基本上非线性变化。
优选地，所述最终磁通场中位于延伸超出由所述永磁环磁性元件的所述内表面限定的边界的相邻磁极之间的部分具有连续变化的取向，其中：在所述磁极之间，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁极之间的中点处具有主导切向分量的取向，并且从所述内表面径向延伸，所述取向从在内表面处具有主导径向分量的取向变化到具有随着到所述内表面的距离变化而增加的切向分量的取向。
优选地，所述取向在所述磁极之间基本上非线性变化并且延伸超出所述内表面。
优选地，在所述磁性元件的所述内表面处或者所述磁性元件的所述内表面附近，所述最终磁通场的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝-sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
本发明的另一方面在于一种制造磁性元件的方法，包括按照如上限定的方式对准所述元件的所述磁畴。
优选地，包括在压模工具或者注模器中由磁性材料制造磁性元件，并且大致沿着所期望的磁畴对准模式的方向施加磁通场。
本发明的另一方面在于一种转子，包括：具有两个横向边缘的多个磁性元件，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，设置所述多个磁体以形成永磁结构，以及将所述磁性元件保持在所述结构中的刚性支撑体，其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件中的点处具有至少一些切向分量的取向到在位于所述磁性元件的所述横向边缘处的磁极具有主导径向分量的取向基本上连续变化的取向，其中，所述磁性元件被磁化以生成最终磁通场。
本发明的另一方面在于一种用于装配到磁性元件的环中以形成转子的一部分的磁性元件，所述磁性元件具有两个横向边缘，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，其中，所述磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件中的点处具有至少一些切向分量的取向到在位于所述磁性元件的所述横向边缘处的磁极具有主导切向分量的取向基本上连续变化的取向。
本发明的另一方面在于一种转子，包括：具有两个横向边缘的多个磁性元件，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成畴对准模式，设置所述多个磁体以形成具有内表面和外表面的永磁环，以及将所述磁性元件保持在所述环结构中的刚性支撑体，其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在位于所述横向边缘之间的所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的所述横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，其中，所述磁性元件被磁化以生成最终磁通场。
优选地，所述磁畴基本上按照如图4a到4f或者15a到15d之一所示对准。
优选地，所述磁畴对准模式偏离所述Halbach类型最终磁通场。
优选地，所述磁畴对准模式偏离所述Halbach类型最终磁通场。
优选地，所述磁畴对准模式偏离所述Halbach类型最终磁通场。
优选地，对于每个磁性元件，在制造所述磁性元件期间对准所述磁畴。
优选地，对于每个磁性元件，在使用包括用于限定腔的一个或者多个元件的压模工具或者注模工具以及用于施加磁通场的装置进行制造期间对准所述磁畴，其中所述装置在所述腔中生成本质上与所述元件中的期望磁畴对准模式相类似的磁场。
当将根据本发明的各向异性磁性元件设置到转子中时，该元件能够产生或者允许产生比在各向同性或者径向对准各向异性磁体中产生的通量场更强的Halbach类型最终磁通场。因此，在按照所述方式对准磁畴以生成各向异性Halbach磁化的转子时，该最终通量场比由先前可选提出的各向同性磁环或者等效的径向磁化的各向异性环所实现的要强。
这提供了更高性能的转子/电机。也可以获得低齿槽(cogging)。
在参照专利说明书，其它外部文献或者其它信息源的该说明中，其通常目的在于提供用于讨论本发明特征的上下文。除非以其它方式专门说明，对这些外部文献的引用不应该被理解为承认了这样的文献或者这样的信息源在任何权限内是现有技术或者形成本领域公知常识的一部分。
本说明书中使用的术语“包括”的意思是“至少部分由......构成”。应该以相同的方式解释诸如“含有”和“包括”的相关术语。
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对于本发明所涉及领域的普通技术人员来说，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种结构的修改并且本发明具有各种不同的实施例和应用。这里的公开描述和说明只是示例性的而并不做任何意义上的限制。
附图说明
图1示出了用于转子的典型磁性元件，
图2a示出了具有有限数量元件的Halbach阵列，
图2b示出了图2a中的Halbach阵列的最终磁通场，
图2c示出了具有许多或者无限数量元件的理想Halbach阵列的最终磁通场的一部分，
图3a-3c示出了转子和定子，其中转子结合有根据本发明实施例的磁性元件，
图3d和3e示出了另一转子和定子，其中转子结合有根据本发明实施例的磁性元件，
图3f示出了结合有根据本发明实施例的磁性元件的另一转子，
图4a示出了在根据本发明实施例的磁性元件中形成的磁畴对准模式，
图4b示出了在根据一实施例的一对磁性元件中形成的磁畴对准模式，
图4c-4f示出了根据可选实施例的磁畴对准模式，
图5a示出了包括如图4a所示的多个磁性元件的转子的一部分以及所述最终磁通场，
图5b示出了在定子存在时转子一部分的预测的最终磁通场，
图6a示出了存在于被磁化的环的磁性元件中的最终磁通场，
图6b示出了其磁畴对准模式叠加在最终磁通场上的图6a的磁性元件，
图6c示出了表明在磁性元件的边缘处磁链与磁通场的取向之间关系的图，
图6d和6e示出了沿着磁性元件的内表面的最终磁通场的切向和径向分量以及在具有径向对准的磁畴的标准元件中的最终磁通场的切向和径向分量的对比的图，
图7a示出了用于产生具有与图4a-4e所示的磁畴对准模式相同或者类似的磁畴对准模式的磁性元件的第一装置，
图7b和7c示出了在使用图7a中的装置生产磁性元件期间的磁畴对准模式，
图8a示出了用于产生具有与图4a-4e所示的磁畴对准模式相同或者类似的磁畴对准模式的磁性元件的第二装置，
图8b和8c示出了在使用图8a中的装置生产磁性元件期间的磁畴对准模式，
图9示出了可以结合有根据本发明的转子和/或电机的垂直轴类型洗衣机的概略剖视图，
图10示出了可以结合有根据本发明的转子和/或电子的具有前面接入的水平轴洗衣机的概略图，
图11示出了可以结合有根据本发明的转子和/或电子的具有顶部或者倾斜接入的水平轴洗衣机的概略图，
图12示出了可以结合有根据本发明的转子和/或电子的具有倾斜接入的水平轴洗衣机的概略图，
图13示出了Halbach和标准磁畴模式的相对齿槽性能的图，
图14示出了表明用于磁性元件的磁性材料的理想B-H特性的两幅图，
图15a-15d示出了具有磁畴对准模式的可选磁性元件，
图16示出了用于磁化转子的导磁体的示意图，
图17示出了根据另一实施例的具有棱角的磁性元件，
图18a到18c示出了对于具有棱角的相邻磁性元件的最终磁通场，并且磁畴边缘角度分别为30，60和90度，
图19示出了对于去角和非去角磁性元件的齿槽(cogging torque)的图，
图20示出了去角磁性元件的透视图，
图21示出了被适配到铁芯环上的去角磁性元件，
图22示出了对于三种不同磁性材料的去磁曲线，
图23示出了通链对避免去磁所需的角度以及磁体品级，
图24示出了钢垫的可选配置。
具体实施方式
在本发明的一个实施例中，提供一种电机，例如如图3a到3c所示。图3a、3b示出了转子36的顶部和底部，而图3c示出了定子31。该电机例如可以用在洗衣机中。定子31包括多个磁极，例如32，每个磁极包括缠绕在径向延伸的铁芯或者齿34周围的线圈或者绕组33。通常将绕组设置为形成多组绕组或者相。通常使用三个相。每个齿从圆形环35或者其它适合的支撑框架延伸。可以使每个绕组独立通电。可以由任何适合的材料形成定子铁芯。
转子36包括多个硬铁氧体或者钕-铁-硼永磁性元件，例如37，设置该硬铁氧体或者钕-铁-硼永磁性元件以形成这种元件的永磁环38。永磁性元件37也可以由硬铁氧体和钕-铁-硼材料的混合体或者诸如但不限于钐-钴的其它磁性材料构成。或者，永磁性元件37可以包括这些磁性材料和塑料材料的混合体。可以通过刚性转子支撑体或者壳体39来支撑磁性材料的环38。这可以包括具有塑料榖的过模塑料环形环。或者，壳体可以包括具有粘附在其中的磁性元件的压制钢39a(如在图3e的转子中)。可以可选地提供单片或者多片或者多层层叠的垫环40(参见图3a)以增加由该磁性材料产生的最终磁通场。优选地，永磁材料构成的环38具有位于150mm和400mm之间的直径以及小于100mm的高度。每个所述部分(以及所述环)优选地在厚度上小于20mm。本领域的普通技术人员将意识到，对于在洗衣机电机中使用的定子31和转子36的构成，存在许多可能的修改。
图3a-3c仅示出了对于示例性目的的通用形式的一种可能。图3d-3e示出了可选的可能转子。应该注意到，图3a-3c示出了磁体与定子的比例为4∶3。其它比例也是可能的，例如6∶7，9∶10或者任何其它适合的比例。还应该注意到，图3d和3e中所示的定子和磁体的数量只是示例性的以说明转子/定子的物理属性。定子磁极和磁体的实际数量可以不同。可以使转子36磁化以产生与由标准Halbach阵列所产生的磁通场相同或者类似的最终磁通场。
按照一种方式生产转子中的每个永磁性元件37，以使其包括磁畴，例如41，该磁畴与如图4a中通常示出的磁畴对准模式42预对准。术语“磁畴对准模式”是指由制造工艺导致的磁畴41的取向。可以将多个磁性元件37设置到一起，例如如图4b所示，其中并排设置其磁畴与所示的畴对准模式42预对准的两个永磁性元件37。这样产生了具有预对准磁畴41的磁性材料，这使得当通过磁化模式顺序磁化该磁性材料时能够产生Halbach类型的最终磁通场。可以装配这种磁性元件37的环以产生转子36的永磁环38。这可以被磁化以具有Halbach类型的最终磁通场。该场比使用相同通量场对各向同性或者径向对准的各向异性磁性材料进行磁化的情况要强。具有Halbach类型最终磁通场的转子36是期望的场以产生电机的改进工作特性。可以将永磁环38的磁性元件37弯曲与转子36的曲率相同的量。
“Halbach类型”是指与由传统Halbach阵列磁设置产生的磁通场相同或者类似的最终磁通场。术语“磁化模式”是指按照畴对准模式对磁性元件通电所采用的外部磁通场，使得磁体变得被磁化。术语“最终磁通场”是指在生产、装配和磁化之后存在于磁性元件37(以及可应用的周围结构)中的磁通场。
图4c到4e示出了可选的畴对准模式，这将在下面进行详细描述：
图5a以图示的形式示出了图3a、3b的转子36的一部分的Habach类型最终磁通场60，使用具有如图4a所示的预对准磁畴对准模式42的磁性元件37形成磁性材料环38。这是没有定子31存在时的最终磁通场60。在这种情况下，转子36具有垫环40。转子包括接着如图4b所示的结构并排设置的磁性元件，例如37。仅示出了转子的一些磁性元件37，但是应该意识到，转子包括足够的元件以形成完整的永磁环38。环38已经被磁化。一旦被磁化，每个磁性元件37形成具有位于磁性元件37的定子侧(E)上的磁极的磁体。通过如图5所示在永磁环38中设置一些这种磁性元件37，产生多个磁极磁环38，其中多于一个的磁极(B或者F)位于环38的定子侧E上。这通过对每个随后增加的磁极或者元件37复制图4a所示的畴对准模式42并且使畴磁化方向反向来完成。
当如图5a所示将磁性元件37设置在类似磁性元件的环38中时，磁性元件37(以及整个环38)的表面D是外部(外)表面，远离转子36的旋转中心。磁性元件37(以及整个环38)的表面E是内部(内)表面，朝向转子的旋转中心。应该注意到，磁性元件37可以具有与永磁环38的曲率相同的弯曲表面D、E。在图4a中，为了清楚起见，将表面D、E表示为平的。磁极B和F可以是北/南极或者南/北极。
当磁性元件37形成已经被磁化以产生Halbach类型最终磁通场60的这些元件的环的一部分时，每个元件37包括该最终磁通场60的一部分60a。最终磁通场的该部分与图6a中的磁通场(包括磁通线或者路径)所图示的类似。为了完整，还示出了位于元件37外侧的磁通量60b。直线代表在磁化后位于每个磁性元件37中的最终磁通场60a的部分。每个元件的预对准磁畴41通常沿着与在每个磁性元件37中最终产生的磁通场60a的部分类似但是并非完全相同的方向对准。每个元件的预对准磁畴不需要按照与期望的Halbach类型最终磁通场60a相同的方式对准。实际上，磁畴对准模式(与理想的Halbach类型最终磁通场)的偏离是可能的，同时仍然允许或者辅助产生期望的Halbach类型最终磁通场。该结果是违反直觉的。图6b示出了存在于每个元件37中的最终磁通场60a的一部分与磁畴对准模式42的叠加-这说明了二者之间的区别。当应用该磁化模式以磁化转子36的永磁环38时，存在于每个磁性元件37中的图4a所示的磁畴对准模式42产生期望的Halbach类型最终磁通场，其中位于内表面E上的磁极B、F处的磁通场比使用各向同性元件或者其畴被径向对准的磁性元件实现的磁通场要强。
现在大体上参照图4a到6c，将更加详细地描述磁畴对准模式42以及最终磁通场60的属性。注意到，这些图为了说明目的以图示的形式示出了通量场和畴对准。
如先前提到的，每个磁性元件包括磁畴41。每个磁畴41的优选取向方向是其位于转子36的圆周周围的角度位置的函数并且不随着径向位置发生变化，如图4a所示。应该注意到，图4a示出了理想的优选磁畴对准模式。实际上，并非所有磁畴都必须如所示那样对准，而是一些磁畴由于随机磁阻(fluctuation)而可能与理想情况有一些变化。而且，如下面将要描述的其他模式也是可能的。元件37中的磁畴的不同取向产生了优选地随着方向C上的切向位置而连续改变的磁畴对准模式42。切向位置是指跨过元件37的宽度的位置，或者尤其是跨过位于横向边缘37a、37之间的元件37的位置。横向边缘37a、37b是指邻近或者靠近设置在永磁环中的其它元件37的那些边缘。任何位置处的磁畴对准模式42的取向与该位置处的磁畴41的取向相对应。磁畴对准模式42在磁极B、F的中心中基本上径向对准并且在每个磁性元件37的每个边缘上基本上切向对准。径向对准是指当将元件37设置在永磁环38中时朝向或者远离该永磁环38的中心的方向，通常沿着箭头G的方向。切向对准是指与横向边缘垂直的方向，通常沿着箭头C的方向。
应该意识到，磁性元件具有在二维表示中未示出的三维厚度。应该意识到，在二维中描述和表示的畴对准模式将在磁性元件的整个厚度存在。如果通过磁性元件的厚度的任何部分假想地提取截面，将存在与所描述的基本相同的畴对准模式。基于此，术语“横向边缘”更加通常地是指在横跨厚度的任意点处该磁性元件的横向边缘，使得该横向边缘实际上存在为横向边缘表面。为了简化，将其称为横向边缘。
为了产生这种磁畴对准模式42，每个磁性元件37内的磁畴41的取向的径向和切向分量按照沿着磁性元件37的切向位置的正弦函数对准，具有如下关系：
VR＝cos(θ)      (1)
VT＝sin(θ)      (2)
其中，VR和VT分别是磁畴的对准方向向量的径向和切向分量，并且θ是横跨磁体的角度位置，所述角度位置从横向边缘37a的-90度到横向边缘37b的+90度。
最终磁畴对准向量优选地平滑旋转，横跨每个磁性元件37的角度位置在磁性元件的中心中基本上径向对准(在磁极，θ＝0)并且在磁性元件37的边缘37a和37b处基本上切向对准，但是具有相反的极性。
在该结构中，在进行磁化之前，大致沿着存在于磁化后的磁性元件37中的最终磁通场60a的该部分的方向对准每个磁性元件37的磁畴41。然而，它们并非精确对准，这从图6b可以明显看出，其示出了畴对准42与磁性元件中的最终磁通场的叠加。优选的磁畴对准模式42与优选的Halbach类型最终磁通场60在几何形状上不同。
应该意识到，尽管上面描述了优选的磁畴对准模式42，但是与优选对准模式的精确一致性对于产生Halbach类型最终磁通场60来说并非是基本的。可以使用任何的磁畴对准模式42，其中在磁化之前，大致沿着辅助生成更强的Halbach类型最终磁通场的优选磁畴对准模式的方向对准磁畴41。
通常情况下，磁畴对准模式42可以是在磁化期间改进或者辅助生成Halbach类型通量场的任何模式。本发明人已经发现，按照上述方式对准畴对准模式改善了最终通过定子链接的Halbach类型最终磁通场60的每单位磁性材料强度。违反直觉地，从图6b可以看出，该畴对准模式42与磁化之后磁性元件37中的实际最终磁通量60a并不相同。每单位磁性材料通量场强度的改善提供了由使用转子的电机提供的转矩的最终增加。
然而，即使不使用如图4a所示的理想的优选畴对准模式也可以实现一些增进。本领域的普通技术人员将意识到，非理想(例如与理想的相比具有随机磁阻)的对准模式提供一些增进以及下述的可选实施例或者这些可选实施例的可接受变型。
例如，更加通常地，磁畴对准模式42的取向在磁极B、F处并非是基本上径向的并且在元件37的边缘处并非是基本上切向的。该取向可以分别在磁极和边缘处具有主导径向分量和至少一些切向分量。主导径向分量意味着径向分量的幅度主导着取向向量以使得该向量更多地指向径向方向而不是切向方向。这意味着取向主导地，尽管不必完全，指向径向方向。主导径向分量还覆盖优选情况，其中仅存在取向向量的径向分量，使得取向向量仅或者基本上指向径向方向。
至少一些切向分量意味着取向向量具有至少一些切向分量以使得该取向向量至少部分地指向切向方向。这也可以覆盖取向向量完全指向切向的情况。
在边缘处取向向量的角度越正切，通过定子的通量链(flux linking)增加的就越大，并且益处也就越大。在磁性元件37的径向对准的边缘37a、37b与取向向量之间测量取向角度(例如参见图4c中的θ)。例如，图6c示出了在a)磁性元件37的边缘37a、37b处畴对准模式42的取向角度与b)当在转子中使用磁性元件37时与定子磁极(相对于具有径向对准的畴的磁性元件)链接的磁通量的百分比之间的关系。可以看出，当磁性元件37边缘处的取向角度是0度(即，边缘处的取向被径向对准)时，通量链的百分比与具有径向畴对准的磁性元件的相同(100％)。在磁性元件37边缘处的取向是90度(完全切向)时，与径向对准元件相比的百分比通量链是130％。值得注意的是，在即使相对小的角度处也存在增进。例如，边缘37a、37b处15度的取向角度仍然给出大致105％的通量链，并且在30度处存在明显的优势。因此，通常如图4c所示，可以使用边缘37a、37b处畴对准取向42的任何适合角度。
更具体而言，参照图4d，可以使用边缘37a、37b处大致15度的畴对准取向(也被称为“磁畴边缘角度”)。这为向量提供了至少一些切向分量。在更加优选的情况下，边缘处的取向向量具有明显的切向分量。这意味着取向向量相对于各自边缘37a、37b具有至少30度的角度。在再一更加优选的情况下，边缘37a、37b处的取向向量具有主导切向分量。这意味着切向分量主导着取向向量以使得该向量更多地指向切向方向而非径向方向。这意味着，边缘处的磁畴对准模式的取向可以具有在幅度上足以产生与径向方向相差高达45度(或者更大，朝向90度)的取向的分量，这可以从图4e中看出。
如图4f所示，优选的磁畴边缘角度是30度。已经发现，随着边缘角度的增加，生产过程中磁性元件的产量下降。已经发现，30度磁畴边缘角度提供可接受的产量，同时仍然提供所需的通量链。显然，在不同的应用中会发现其它边缘角度更加适合，在这些应用中存在不同的可接受产量和通量链等级。
这意味着，取向主导性地，尽管不必是完全地，指向各自的切向或者径向方向。术语“主导”和“明显的”切向分量还覆盖了仅存在取向向量的切向分量以使得该取向向量仅指向切向方向的情况。
因此，通常，磁性元件37的畴对准模式可以是任意的，其中从在磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在磁性元件的至少一个横向边缘37a、37b处具有至少一些切向分量的取向，该取向横跨磁性元件37(例如，从磁极到边缘)的至少一部分基本上连续变化。显然，也可以从磁极到另一横向边缘37a、37b发生相同的取向变化。图4c示出了通常情况下具有一种可能的可选畴对准模式的磁性元件，其中边缘取向不是切向的，而是相对于元件的横向边缘成任意角度θ。在这种情况下，θ大于45度，但是如上所述，其可以是45度或者更小或者甚至低为15度。
此外，横跨元件37的变化可以仅是类似正弦的。而且，由于磁畴取向中的随机磁阻，取向的变化可以仅是主导连续的。
应该注意到，图4a和4c到4e示出了按照“远离”前表面E的方式对准的磁畴。类似图4b中右手侧的元件，也可以按照磁畴“指向”前表而E的方式对准磁畴。可以看出，如图4b所示，“倒装的”磁畴方向是由于表面E处北极和南极的存在造成的。重要的是，为了清楚起见，相对于一个磁极来表示磁畴。
如上所述并且如图4a-4e所示，通过在制造磁性元件37期间施加外部磁场，预对准每个磁性元件的磁畴。磁畴的预对准产生了各向异性元件。预对准磁畴使得能够在元件中更加有效地产生永磁场。下面将参照图7a到8c进一步描述磁性元件37的产生。
现在将更加详细地描述最终磁通场60。如图6a中的实线所示，转子36具有优选的最终磁通场，这是先前提到的Halbach类型最终磁通场。在图5a中，转子36中的每个磁性元件37具有其极性由箭头“B”或者“F”表示的磁极。该磁极被径向对准。即，当将磁性元件37设置在具有其它磁性元件37的永磁环38中时，该极在其附近产生基本上径向朝向或者远离(箭头G的方向)转子36的中心对准的最终磁通场。当将每个磁性元件37设置在环38中时，如图5a中的箭头“B”和“F”所示，每个磁性元件37将具有与相邻磁性元件37处于相同位置但是具有相反极性的磁极。因此，由磁性元件37形成的永磁环将具有其极性在环周围间隔开并且交替的磁极。
磁性元件37中的最终磁通场60a的该部分从其磁极(B或者F)横跨到每个相邻元件中的各自相邻相反磁极(F或者B)。即，在优选实施例中，如图6a所示，在磁性元件37的边缘处，磁性元件37中最终磁通场60a的该部分基本上与表面D和E切向对准。在磁极B、F处(图5a)，最终磁通场60基本上径向朝向或者远离转子36的中心对准。因此，在每个元件中，如图6a中的箭头“C”所示，从磁极到边缘37a和37b，最终磁通场60a的对准从基本上径向对准变化到沿着切向方向的基本上切向对准。
在被磁化的永磁环38中和其周围产生的最终磁通场60基本上或者至少一部分受限于由形成环的磁性元件37的外表面限定的边界内。然而，最终磁通场不必完全受限，一些可以进入垫环40中(例如参加图5b)。因此，在环38(以及垫环40，如果存在)的外侧(外表面D)上最终磁通场60显著降低。永磁环38中横跨具有相反极性的极B、F的最终磁通场60的主导部分存在于永磁环38内并且延伸超出由在径向方向上朝向定子极32的内表面E限定的边界。即，最终磁通场60延伸超出内表面E并且能够与定子磁极32的磁通场耦合(参照图5b)。图5b示出了当将定子31引入到转子36中时元件中预测的实际最终磁通场60。磁畴对准模式考虑到在生成最终磁通场时使用更多的磁性材料。磁通场60朝向定子31磁极32聚集并且最终聚集到其中。这增加了超出环38的磁性元件37的内表面E的磁通场，以增加转子36上的转矩，并且如果该场是正弦的，则也能够最小化齿槽(cogging)。通过将通量聚集在磁性元件37本身中并且聚集到径向朝向定子磁极32的磁性元件外侧来有效地生成该最终磁通场60。该聚集降低了穿出磁环38的外侧D的磁通量。可以看出，仅有一小部分磁通场60穿出后表面D并且进入垫环40。当发生转子环38或者转子环38的元件37的磁化时，上述磁畴41的预对准产生了期望的最终磁通场60。
最终磁通场60的上面描述涉及使用上述磁畴对准模式42实现的Halbach类型最终磁通场。该优选的通量场尽可能多地模仿由形成为Halbach磁阵列的大量或者无限数量的磁性元件产生的通量场。按照磁极取向，在转子中取向磁性元件37以获得朝向转子中心的通量“聚集”。这与放置磁性元件以使得该通量远离转子中心的“去聚集”形成对比。实际上，该优选的通量场不必完全通过磁畴对准模式42实现。在更通常的情况下，可以按照如下方式描述最终磁通场60。
参照图6a，存在于每个磁性元件37中的最终磁通场60a的每一部分都具有在磁性元件上连续变化的取向。可以将任意点处最终磁通场60的取向描述为具有切向分量(如图6a中的箭头C所示)和径向分量(如图6a中的箭头G所示)的向量。横跨磁性元件37的宽度，该取向从在磁极(B或者F)处具有主导径向分量的取向变化到在磁性元件37邻近永磁环38中其它磁性元件37的边缘处具有主导切向分量的取向。此外，横跨磁性元件37的深度(从表面E到表面D)，该取向从在与永磁环38的内表面E相对应的边缘处具有主导径向分量的取向变化到在与永磁环38的外表面D相对应的边缘处具有主导切向分量的取向。该取向在磁性元件37上通常非线性变化。
主导径向分量意味着，径向分量的幅度主导着该取向向量以使得该向量更多地指向径向方向而非切向方向。主导径向分量还覆盖仅存在取向向量的径向分量以使得该取向向量仅指向径向方向的情况。主导切向分量意味着，切向分量的幅度主导着该取向向量以使得该向量更多地指向切向方向而非径向方向。主导切向分量还覆盖仅存在取向向量的切向分量以使得该取向向量仅指向切向方向的情况。
优选地，当不存在定子31时，在内表面E处，最终磁通场60的径向和切向分量在方向C上沿着磁体基本上成正弦变化，其关系式如下：
VR＝cos(θ)     (3)
VT＝-sin(θ)    (4)
其中，VR和VT分别是通量场方向向量的径向和切向分量，并且θ是横跨磁体元件37的角度位置，所述角度位置从一个边缘37a处的-90度到相反边缘37b处的+90度。
图6d和6e示出了沿着磁性元件37的内表面的最终通量场的切向和径向分量的比较。可以看出，它们遵循正弦和余弦波形。图6d和6e中的图还示出了当使用具有径向对准的磁畴的标准元件时沿着该内表面的最终磁通场的切线和径向分量的比较。
此外，位于每个磁性元件37外侧并且位于延伸超出由永磁环38的内表面E限定的边界的相邻磁极B、F之间的最终磁通场60b的该部分具有连续变化的取向。而且，可以将位于每个磁性元件37内表面E外侧的任意点处的最终磁通场60的取向描述为具有切向分量(如图6a中的箭头C所示)和径向分量(如图6a中的箭头G所示)的向量。在磁极B、F之间，该取向从在该磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁极之间的中点处具有主导切向分量的取向。此外，从内表面E到转子36的旋转中心的径向向内延伸，该取向从在内表面E处具有主导径向分量的取向变化到具有随着到该内表面E的距离变化而增加的切向分量的取向。该取向通常在磁极B、F之间非线性地变化并且延伸超处该内表面E。
在使用期间，当将电流施加到定子时，在转子36和定子31之间产生净转矩，使转子36相对于定子31旋转。除了该净转矩，电机还经历取决于转子位置的转矩，该转矩使转子36沿着磁通路的磁阻降低的方向旋转。同样，转子36将沿着增加磁阻的方向反向运动。通常将该扭矩称为齿槽或者磁阻扭矩。由于随着转子36的角度位置发生改变，磁阻存在变化，从而发生齿槽，并且该扭矩变化的效果将导致不期望的振动。本发明的最终磁通场60至少在一定程度上消除了这一点。在本发明中，通过位于转子36的定子侧E上的磁转子环38产生正弦通量分布。由于不存在更高次的扭矩谐波，通过控制定子极32尖端几何体，正弦通量分布能够更加容易去除齿槽力，而不需要基本频率。
可以通过图7a中的压模工具78制造每个元件。该压模工具包括由第一部分70a和第二部分70b形成的裸片(die)70，该第一部分由非磁性钢制成而第二部分由磁性钢制成。优选地，该裸片具有钨碳层70c以提供抗磨损。将磁性钢插件79a、79b放置在第一部分70a中以避免畴对准期间冲床的钢饱和。裸片70限定磁腔72。该压模工具78还包括两部分下液压冲床71和两部分上液压冲床73。上、下冲床71，73由磁性钢形成。冲床71具有非磁性帽71a。上冲床具有非磁性插件79c。优选地，非磁性帽71a和非磁性插件79a由钨碳制成以防磨损。电磁线圈74驻留在上冲床周围。顶板75、基板76和两个支柱77a、77b提供该压模工具结构。这些部件由磁性钢制成。
使用铁氧体材料的湿浆液(wet slurry)来促进磁体内的畴对准模式42的可能工艺如下。将压模工具78设置在打开位置。在这样的状态下，将上冲床73远离裸片70向上移动一些距离以提供到磁腔72的接近。使下冲床71向下缩进短距离。将诸如工业中铸模高强度铁氧体磁体时通常使用的磁性材料(未示出)的湿浆液放置在磁腔72中。通过非常精细研磨的磁性材料来限定要对准的单个磁畴。将可渗透纱布材料79放置在位于静止裸片70与上冲床73的表面之间的间隙中。使上冲床73向下移动以关闭位于静止裸片70与上冲床73表面之间的间隙。将DC电流施加到电磁线圈74，该线圈产生反应以在由压模工具78部件提供的磁路中生成磁通场。这将在下面参照图7b和7c进行进一步描述。进行磁性材料和非磁性材料的几何体和位置的这样一种组合以在该磁腔内促进期望的磁畴对准模式。
然后稳定地向上延伸下冲床71，压缩该材料。所施加的压力迫使该材料内的液体通过位于裸片70和上冲床73表面之间的可渗透纱布材料流出。在该步骤期间，磁腔内的液体量明显降低。当充分压缩该磁性材料时，下冲床71不再延伸而是保持在该位置。在此阶段，磁体达到潮湿(green)状态。在该状态下，磁畴被对准并且不再相对彼此自由旋转。为了确保将压模工具78和磁性元件37去磁以能够进行进一步处理，将恒定的DC电流改变为随时间变化，以使得其实质上是正弦的并且幅度向零递减。当电流的峰值降低到零时，可以认为磁体和压模工具78已经被去磁。使元件去磁以避免元件崩溃(disintegrating)的可能。然后使上冲床73向上缩进并且去除纱布材料79以将磁体的上表面暴露。然后使下冲床71进一步延伸短距离以将潮湿磁体与裸片70分离并且将其去除。然后使该潮湿磁体干燥一段时间。之后在高温下在窑内烧结该潮湿磁体。在该阶段从磁体中提取剩余的液体。在冷却之后，该磁体用于后续使用，或者如果需要，诸如研磨的附加操作也是可能的。
图7b示出了向压模工具78并且尤其是腔72施加的磁通场，以按照期望的方式对准磁性元件37的磁畴。图7c更加详细地示出了腔72中的磁通场。顶板75、基板76和支柱77a、77b连同插件79a、79b、下冲床71、裸片的磁性部分70b以及上冲床73组合到一起以形成将磁通场导向通过该工具并且进入到腔中的环，从而在腔72(以及磁性元件37)中产生最终磁通场。该通量场通常与期望的畴对准模式42具有相同的方向。该通量场促进了磁性元件内磁畴41的期望对准。对于铁氧体材料，磁性元件横跨磁腔72的通量密度，等于剩通量密度B，通常足以确保该材料的磁畴被良好对准。然而，也可以施加小于B的通量密度，尽管在这种情况下磁畴41不会与存在于腔内的磁畴充分对准并且因此不太期望，但是仍然是可接受的。尽管仅示出了一个磁腔72，但是从经济制造方面考虑，利用用于产生对于每个腔复制的磁体内的对准模式的工艺，能够在单个裸片70内容易地生成多个磁腔72。
可选地，可以在如图8a所示的注模工具80中制造每个磁性元件37。注模工具80包括两个主要部分81、82。第一部分81是工具的固定部分而第二部分82是工具的移动部分。第一部分包括固定的磁性钢板83a，83b、固定的非磁性钢插件84以及固定的塑注装置85。第二部分82包括移动的磁性钢插件86、移动的磁性钢板89、移动的永磁材料87a，87b、移动的通量导向板90a，90b以及移动的非磁性钢88。设置第一和第二部分81、82以形成用于生成磁性元件37的模腔91。该移动的永磁材料87a、87b可以是钐钴永磁材料。
将磁性钢板83a、83b附接到注模机，该注模机能够将塑料和磁性材料颗粒的混合物注模到腔91中。
图8b示出了施加到磁性元件37的磁畴对准通量场。图8c更加详细地示出了腔91以及磁畴对准通量场。该通量场通常与期望的畴对准模式42的方向相同。在使用注模工具80制造磁性元件37之后，该磁性元件37被完全磁化以准备装配到磁环38中，而不需要用于进一步处理的去磁步骤。可以可选地对该磁性元件37去磁以能够容易装配到磁环38中并且然后将装配的磁环38再次磁化。
磁性钢83a，83b、永磁材料87a，87b、通量导向板90a，90b以及移动的磁性钢86，89组合在一起以形成通过工具80导向磁场通量的环，以在腔91和磁性元件37中形成磁通场。该通量场促进了塑料材料内的磁畴41与腔91中的磁性材料颗粒的期望对准。从图8c中可以看出，在腔91和磁性元件37内建立的磁通场是这样的一种磁通场：其按照期望的磁畴对准模式42预对准磁畴41。尽管仅示出了一个磁腔91，但是从经济制造方面考虑，利用用于产生对于每个腔复制的磁体内的对准模式的工艺，能够在单个裸片80内容易地生成多个磁腔91。
可以使用图7a中示出的压模工具来生产由干的铁氧体粉末或者湿的铁氧体浆液制成的铁氧体磁性元件，或者可选地生产由钕的湿的或者干的粉末或者浆液制成的磁性元件。在图7a的压模工具中也可以使用这两种磁性材料或者其它材料的组合。
图8a的注模工具80能够制造由结合有聚合物的铁氧体、或者钕-铁-硼、或者铁氧体与钕-铁-硼的混合物、或者结合有任何其它聚合物的磁性材料制成的磁性元件。
应该注意到，铁氧体和/或钕-铁-硼材料或者可选的结合有聚合物的铁氧体和/或钕-铁-硼材料由微米尺寸的磁颗粒制成。这些颗粒是如此的小以至于基本上仅包括单一磁畴，这是所制造的磁体的有效构造块，看起来与图4a到4e中的示意性磁性元件37类似。在各向同性磁性元件中，这些畴随机对准。在铁氧体和/或钕材料的浆液中，畴在水中自由旋转，除非通过磁场对准，直到将水按压出为止并且将颗粒或者畴“碾压”到一起以形成固态-然后这会产生各向异性磁化的磁体。当被磁化时，各向异性磁性元件将比相当的各向同性磁性元件具有更高的磁通密度。
在注模工艺中，将畴与聚合物粘合体混合，该聚合物粘合体在注入到腔中之前被融化在注模桶中。颗粒在融化的聚合物粘合体中相对自由地旋转，除非通过磁场对准。如果直到粘合体在腔中冻结之前通过磁场对准磁畴，则它们被锁定在某一位置并且这再次导致各向异性磁化的磁体。
在按压磁体的情况下，磁体是潮湿的并且机械强度很弱。为了使得能够在按压之后并且通过没有崩溃的烧结工艺处理磁体，在将潮湿磁体从腔72去除之前，使该潮湿磁体去磁。
为了防止在制造磁性元件37之后去磁，应该使用表现出良好去磁特性的磁性材料品级。即，优选地，如图14所示，使用展现出在第三象限中具有拐点的B-H曲线的品级。
一旦制造了磁性元件，可以按照任何适合的方式进行装配以形成用于如上所述的转子36的磁环。可以使用任何适合的方法磁化该环，以生成期望的Halbach类型最终磁通场60。例如，可以将转子36放置在磁头上并且与该磁头机械对准。该头将是能够耐受高电流和高场的加强固定装置。然后，一组电容器将通过该头的绕组放电，生成用于产生最终磁通场所需的磁化对准场。
图16示出了一种可能的磁化机(magnetiser)169。其生成设计为与图5a匹配的通量线。图16示出了全钢护铁(层叠的硅钢)170，该全钢护铁170具有高饱和度的通量密度160、位于磁极161之间的一组槽、槽中的线圈绕组162以及位于磁化机磁极161与磁性元件37之间的空气间隙163。护钢40位于磁性元件37的后面，并且在元件37之间存在小的空气间隙164。该磁化机169产生转子中的最终磁通场。
当在制造工艺期间避免崩溃而去磁单个元件37时，使用整个转子的磁化。如果在制造期间元件37没有被去磁，则不必磁化上述转子。即，能够由磁化的元件37装配转子，以在设置于用于转子的环中时，Halbach类型最终磁通场已经存在。具有预对准畴的优点仍然适用，这是因为该磁体将提供整体更强的每单位磁性材料Halbach类型最终磁通场。
本发明的实施例可以包括具有上述电机的洗衣机，或者另一实施例可以包括电机本身或者转子本身。可选地，可以在另一应用中使用转子，诸如功率生成装置。本发明的另一实施例可以包括上述磁性元件。
使用上述电机的洗衣机可以采取多种形式之一。例如，参照图9，一个实施例包括具有外部封套以及悬挂在该封套内的桶的顶部加载洗衣机。具有穿孔壁的旋转滚筒设置在该悬挂的桶中并且可在该悬挂的桶内旋转。包括前述定子和转子的电机经由可旋转轴耦合到旋转滚筒。可以通过控制器操作电机以旋转和震荡旋转滚筒，从而执行衣服的洗涤。转子中使用的磁性元件降低了电机的齿槽并且转子中的磁场相对于转子尺寸、铁氧体的重量和体积而增加了电机的转矩。这些使得电机整体上不太昂贵并且更加有效地工作。
参照图10，另一实施例包括具有外部封套以及悬挂在该外部封套中的旋转滚筒壳体的前面加载水平轴洗衣机。旋转滚筒被设置在旋转滚筒壳体中并且可在该旋转滚筒壳体内旋转。门提供到旋转滚筒的访问以放入或者取出要洗涤的衣服。衬垫提供门与旋转滚筒之间的密封。包括前述期望的定子和转子的电机经由可旋转轴耦合到旋转滚筒。可以通过控制器操作电机以旋转和震荡旋转滚筒，从而执行衣服的洗涤。转子中使用的磁性元件降低了电机的齿槽并且转子中的磁场增加了转子上的转矩。这些使得电机整体上能够更加有效地工作。
参照图11，另一实施例包括顶部加载或者倾斜接入的水平轴洗衣机。该洗衣机具有外部封套以及悬挂在该外部封套内的桶。旋转滚筒可以在该桶内旋转。可以通过滚筒顶部中的开口将衣服放入或者取出旋转滚筒。包括前述期望的定子和转子的电机经由可旋转轴耦合到旋转滚筒。可以通过控制器操作电机以旋转和震荡旋转滚筒，从而执行衣服的洗涤。转子中使用的磁性元件降低了电机的齿槽并且转子中的磁场增加了转子上的转矩。这些使得电机整体上能够更加有效地工作。
图12示出了倾斜加载的水平轴洗衣机。该洗衣机具有外部封套以及悬挂在该外部封套内的桶。旋转滚筒可以在该桶内旋转。可以通过倾斜该滚筒来将衣服放入或者取出旋转滚筒。包括前述期望的定子和转子的电机经由可旋转轴耦合到旋转滚筒。可以通过控制器操作电机以旋转和震荡旋转滚筒，从而执行衣服的洗涤。转子中使用的磁性元件降低了电机的齿槽并且转子中的磁场增加了转子机上的转矩。这些使得电机整体上能够更加有效地工作。
应该意识到，图9到12仅示出了能够利用电机的洗衣机的四个示例，其中该转子包括按照上述方式制造的磁性元件。本发明的其它实施例可以包括由上述电机操作的本领域普通技术人员设计的其它洗衣机。
图13示出了a)具有标准磁场模式和径向取向的磁畴的转子以及b)具有磁畴按照Halbach类型场模式取向的相等尺寸和体积的磁性材料的转子的预测相对齿槽性能。
应该意识到，由除了硬铁氧体之外的材料制成的磁性元件也是可能的。例如，可以使用钕-铁-硼或者钐-钴或者其它磁性材料，或者磁性材料的组合。进而，可以使用粘合到聚合体中的磁性材料。
应该意识到，根据上述实施例的转子或者电机可以用在其它应用中，诸如功率生成装置。
应该意识到，所描述的磁性元件37是优选的，尽管具有畴对准模式的磁性元件的其它配置也是可能的，该畴对准模式组合后形成与图4a、4b或者4c到4e所示类似的等效畴对准模式。例如，一种磁性元件可以实际上仅包括图4a所示的磁性元件37的一半。这在图15a中示出。该替代磁性元件150具有的磁畴对准模式151是图4a所示的磁畴对准模式42的一半。磁畴对准模式151在元件150的一个横向边缘154b处具有极153。在磁性元件150的横向边缘154a、154b之间横跨该磁性元件150，取向从在一个横向边缘154b处的磁性元件的极153处具有主导径向分量的取向基本上连续变化到在磁性元件150的另一横向边缘154a上具有至少一些切向分量的取向。应该意识到，该磁畴对准模式的本质与图4a所示的对准模式的一半完全相同，并且那里的描述可以延伸应用到该实施例。关于磁性元件37描述的畴对准模式的可选实施例(例如，参见图4c到4e)也可以应用到磁性元件150。即，在150这样的元件中，其畴对准模式具有在磁性元件的横向边缘之间横跨该磁性元件、从在一个横向边缘处该磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在该磁性元件的另一横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
还应该意识到，如图15b所示，也可以制造具有与图15a所示形成镜像的畴对准模式的可选磁性元件。可以组装元件150和镜像元件，产生类似于图4a的元件。可选地，可以组装元件150以及围绕径向轴旋转180度的另一元件，产生类似于图4a的元件。
可以将图15a、15b的元件150设置到一起以生产上述的电机。例如，如图15c所示，可以在转子环中将两个这样的元件并排设置到一起，以有效地生成类似于图4a所示的元件37。可选地，如图15d所示，可以颠倒元件150的位置。然后将元件150的任意这样的组合放置到环38中以产生所需的畴对准模式。可以在上述的压模工具78或者注模器80中制造可选实施例的磁性元件。
可选地，磁性元件37可以具有位于边缘处的磁极以及位于中心中切向对准的畴。可以由这样的元件装配环。
在上述的优选实施例中，当将磁性元件37放置在环中时，它们直接彼此邻近设置，以使得一个磁性元件的横向边缘接触相邻磁性元件37的相应横向边缘或者在该相邻磁性元件37的相应横向边缘附近。在如图3f所示的可选实施例中，在一个或者多个邻近设置的磁性元件37的横向边缘之间可以具有间隔元件，例如171。每个间隔元件可以由磁性钢或者诸如硬铁氧体，钕-铁-硼或者组合，或者粘合的磁性材料等的磁性材料制成，或者由其它磁性材料或者非磁性材料制成。在使用磁性材料时，可以按照适合的畴对准模式对准磁畴以辅助在整个转子中生成更强的每单位磁体Halbach类型磁通场。这样的通场可以是各向异性切向对准的畴模式。应该意识到，在该说明书中，在提到邻近设置或者接近的磁性元件37时，并不排除具有位于该邻近设置或者接近的磁性元件37的相应横向边缘之间的间隔元件。
图17示出了磁性元件170的可选实施例，其包括棱角171。棱角设置在元件内表面E与其横向边缘175的每个交叉部分上。仅示出了一个棱角，但是磁性元件可以在两个横向边缘175上具有棱角。多个元件170可以按照其各自棱角对准的邻近方式设置。棱角171降低了齿槽。
棱角具有角度172以及截面面积“A”173。棱角的精确形状(关于棱角尺寸和角度)不是关键的。棱角的作用与该棱角的截面积域A173大致相关。对于给定的磁畴边缘角度，存在许多都能够提供低的齿槽方案的棱角尺寸和角度。
特定边缘角度的可能棱角面积如下：
磁畴边缘角度 棱角去除的面积以降低齿槽
15° 1.5mm2
30° 1.0mm2
45° 0.5mm2
60° 0.05mm2
上述棱角171的尺寸适合于一种类型的转子。本领域的普通技术人员应该意识到，对于任何特定边缘角度，棱角171的面积173根据转子/磁性元件的规格而不同。本领域的普通技术人员通过选择提供所需齿槽性能的棱角171来确定该棱角的正确面积。
图18a到18c示出了按照邻近方式设置的具有棱角171的各种磁性元件170。这些图示出了分别具有30°、60°和90°磁畴边缘角度的相邻磁性元件。为了完整性，在每个上都示出了磁畴对准模式42和最终磁通场60。
图19说明了利用具有棱角的磁性元件改善齿槽性能相对于使用没有棱角的磁性元件的情况。图19示出了在由具有上述棱角的磁性元件构成的转子中生成的相对齿槽与在由没有棱角的磁性元件构成的转子中生成的相对齿槽。在这种情况下，棱角具有等于1.45mm的径向和切向棱角尺寸并且每个磁性元件具有30°的磁畴边缘角度。该图说明了在使用具有棱角的磁体的情况下，明显降低了齿槽。
图20示出了具有去角边缘201的磁性元件200的透视图。
棱角提供了附加的优点，即，如图21所示，在制造过程中能够使磁性元件200适配到转子的铁芯环210上。铁芯环中的突起211辅助适配并且能够精确定位磁体。棱角还经由过模改善了磁性元件在正确位置的保持。
用于构造磁性元件的磁性材料的类型可以根据磁畴边缘角度进行选择。如先前所述，图6c示出了通量链与磁畴边缘角度之间的理想关系。随着磁畴边缘角度朝向90°增加，通量链也增加。但是实际上，随着磁畴边缘角度朝向90°增加，最终磁通密度在转子环的后边缘(图5a中的侧“D”)处降低。如果通量密度的等级太小，则会发生去磁，这是不期望的。对于磁性元件选择不同的磁性材料可以降低去磁的敏感性，从而能够使用更高的磁畴边缘角度。
图22示出了三种类型磁性材料的去磁曲线，该三种类型材料分别是N，B和H材料。随着磁畴边缘角度增加，在转子环的后边缘处该磁性材料的工作点将移动到BH曲线中更加负的H区域，导致较低的B值。一旦达到BH曲线的拐点，磁化快速下降，产生去磁。通过选择另一磁性材料，对于特定的边缘角度，在遇到拐点之前该磁性材料的“工作”区域增加。因此，通过选择另一材料，对于较高的边缘角度，可以避免去磁。通常，对了较低边缘角度可以选择N磁性材料，而对于较高边缘角度可以转向B并且然后是H磁性材料。在更负的B值处出现拐点的材料通常具有更低的磁强度。因此，可以选择材料以最大化通量耦合，同时避免在期望的边缘角度处的去磁。
图23是综合表示使用不同磁性材料的通量链对磁畴边缘角度的关系图。N品级材料在0和边缘角度1(EA1)之间提供通量链的增加。在EA1处，去磁是不可接受的，从而对于在EA1与EA2之间的边缘角度，使用B品级材料。如果使用N品级材料，则对于相等的边缘角度，通量链将更小，而B品级材料提供更加可接受的磁化等级。在边缘角度EA2以上，可以使用H品级材料。而且，其具有更低的通量链但是提供可接受的磁化特性。可以根据对于磁性元件的期望磁畴边缘角度来选择材料的合适类型。然而，已经发现，对于较高的边缘角度，通量链的增进变得缩减。因此，在许多情况下，可以选择较低的边缘角度，这是因为其考虑到使用较高强度的磁体品级，同时仍然提供可接受的通量链。
图24示出了转子垫钢的可能结构。这里将垫钢240重叠以生成“啮合扣”241。啮合扣降低了在第二层240b的钢条240斜向上通过第一层240a的开始点时位于一个磁体后面的气隙。优点如下：
a)磁体更好地保持在铁芯环上，以及
b)对于通过磁体进入到垫环中的通量避免了增加的磁阻路径。

Claims (30)

1.一种转子，包括：
具有两个横向边缘的多个磁性元件，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成磁畴对准模式，设置所述多个磁体以形成具有内表面和外表面的永磁环，所述永磁环的直径在150mm与400mm之间，高度小于100mm并且厚度小于20mm，以及
将所述磁性元件保持在所述环结构中的刚性支撑体，
其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，
其中，所述磁性元件被磁化以生成最终磁通场。
2.如权利要求1所述的转子，其中，每个磁性元件具有位于所述磁性元件的横向边缘之间的磁极，并且每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有横跨所述磁性元件的宽度、从在所述磁性元件的所述磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的两个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
3.如权利要求2所述的转子，其中，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有明显的切向分量。
4.如权利要求1所述的转子，其中，所述切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有至少15度的取向。
5.如权利要求3所述的转子，其中，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有在20度到35度之间的取向。
6.如权利要求5所述的转子，其中，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有基本上30度的取向。
7.如前述权利要求中的任一项所述的转子，其中，所述磁性元件内的所述磁畴对准模式的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系式成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
8.如权利要求1-6中的任一项所述的转子，其中，所述最终磁通场具有在所述环周围间隔开并且具有交替极性的磁极，所述磁极相对于所述永磁环径向对准，并且其中，所述永磁环的所述最终磁通场横跨在相反极性的相邻磁极之间并且被聚集在这些磁极之间以延伸超出由所述内表面限定的边界，但是在由所述永磁环的所述外表面限定的边界内保持至少部分受限。
9.如权利要求8所述的转子，其中，所述最终磁通场在每个磁性元件中的部分具有在所述磁性元件上基本上连续变化的取向，其中：
横跨所述磁性元件的宽度，所述取向从在所述磁极具有主导径向分量的取向变化到在所述磁性元件邻近所述永磁环中其它磁性元件的所述边缘处具有主导切向分量的取向，并且
横跨所述磁性元件的深度，所述取向从在与所述永磁环的所述内表面相对应的边缘处具有主导径向分量的取向变化到在与所述永磁环的所述外表面相对应的边缘处具有主导切向分量的取向。
10.如权利要求1-6中的任一项所述的转子，其中，对于每个磁性元件，在使用包括用于限定腔的一个或者多个元件的压模工具或者注模工具以及用于施加磁通场的装置进行制造期间对准所述磁畴，其中，所述装置在所述腔中生成本质上与所述元件中的磁畴对准模式相类似的磁场。
11.如权利要求1-6中的任一项所述的转子，其中，在包括电换向电机的洗衣机的驱动电机中使用所述转子，所述电机的定子具有通过通电使所述转子旋转的绕组，所述定子耦合到所述洗衣机的非旋转桶或者壳体，所述转子耦合到所述洗衣机的旋转滚筒。
12.一种在洗衣机中使用的电机，所述电机包括：
具有至少三个相绕组的定子，每个相绕组形成在多个径向延伸的定子齿上，
如前述权利要求的任一项所述的转子，所述转子与所述定子同心，所述永磁环位于所述定子齿外侧并且所述转子磁极面对所述定子齿的端部。
13.一种制造转子的方法，包括步骤：
制造包括永磁材料的多个磁性元件，所述磁性元件具有两个横向边缘，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成磁畴对准模式，其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，
在刚性支撑体中将所述磁性元件设置并且保持到永磁环中，以及
磁化所述磁性元件以生成最终磁通场。
14.如权利要求13所述的方法，其中，制造所述多个磁性元件的步骤包括向每个磁性元件施加外部磁通场以对准所述磁畴。
15.如权利要求13所述的方法，其中，每个磁性元件具有位于所述磁性元件的横向边缘之间的磁极并且向磁性元件施加外部磁通场对准其磁畴，使得所述磁性元件中的所述磁畴对准模式具有横跨所述磁性元件的宽度、从在所述磁性元件的所述磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的两个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
16.如权利要求13到15中的任一项所述的方法，其中，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有明显的切向分量。
17.如权利要求13所述的方法，其中，所述切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有至少15度的取向。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有在20度到35度之间的取向。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有基本上30度的取向。
20.如权利要求13所述的方法，其中，所述磁性元件内的所述磁畴对准模式的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系式成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
21.一种转子，包括：
具有两个横向边缘的多个磁性元件，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成磁畴对准模式，设置所述多个磁体以形成永磁结构，以及
将所述磁性元件保持在所述结构中的刚性支撑体，
其中，每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向，
其中，所述磁性元件被磁化以生成最终磁通场。
22.如权利要求21所述的转子，其中，对于每个磁性元件，在使用包括用于限定腔的一个或者多个元件的压模工具或者注模工具以及用于施加磁通场的装置进行制造期间对准所述磁畴，其中，所述装置在所述腔中生成本质上与所述元件中的磁畴对准模式相类似的磁场。
23.一种用于装配到磁性元件的环中以形成转子的一部分的磁性元件，所述磁性元件具有两个横向边缘，每个磁性元件具有各向异性对准的磁畴以形成磁畴对准模式，其中，所述磁性元件中的所述磁畴对准模式具有在所述磁性元件的横向边缘之间横跨所述磁性元件的至少一部分、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的一个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
24.如权利要求23所述的磁性元件，其中，所述磁极位于所述磁性元件的横向边缘之间并且每个磁性元件中的所述磁畴对准模式具有横跨所述磁性元件的宽度、从在所述磁性元件的磁极具有主导径向分量的取向到在所述磁性元件的两个横向边缘处具有至少一些切向分量的取向基本上连续变化的取向。
25.如权利要求24所述的磁性元件，其中，在两个横向边缘处所述磁畴对准模式的所述取向具有明显的切向分量。
26.如权利要求23所述的磁性元件，其中，所述切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有至少15度的取向。
27.如权利要求25所述的磁性元件，其中，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有在20度到35度之间的取向。
28.如权利要求27所述的磁性元件，其中，所述明显的切向分量导致所述磁畴对准模式相对于所述横向边缘具有基本上30度的取向。
29.如权利要求23所述的磁性元件，其中，所述磁性元件内的所述磁畴对准模式的所述取向的所述径向和切向分量按照如下关系式成正弦变化：
VR＝cos(θ)，以及
VT＝sin(θ)
其中，VR和VT分别是所述取向的径向和切向分量，并且θ是横跨所述磁性元件的角度位置，所述角度位置从一个横向边缘处的基本上-90度变化到相反横向边缘处的基本上+90度。
30.一种具有驱动电机的电器，所述驱动电机包括定子以及如权利要求1所述的转子。
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