具有可变形的定子的电机制造技术

本发明专利技术涉及一种电机、尤其用于风力涡轮机的发电机。该电机具有转子和定子，其中该转子相对于定子围绕旋转轴线可旋转地进行布置。转子和定子如此布置，使得定子的定子表面和转子的转子表面隔开。转子表面沿周向围绕旋转轴线构造成圆形。定子如此可变形地构造，使得在转子和定子之间没有施加磁相互作用时定子表面在定子的至少一段内部沿周向围绕旋转轴线具有非圆形的表面轮廓，并且在转子和定子之间施加磁相互作用时所述定子如此变形，从而使得定子表面沿周向围绕旋转轴线构造成圆形，进而使得定子表面和转子表面之间的间距是恒定的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机、尤其用于风力涡轮机的发电机以及一种用于制造该电机或者说用于风力涡轮机的发电机的方法。
技术介绍
电机、例如用于风力涡轮机的发电机由转子和定子组成，其中转子相对于定子旋转。为风力涡轮机使用发电机，该发电机具有位于外部的转子并且包围位于内部的定子。在转子和定子之间存在高的磁相互作用。这尤其对定子而言导致定子在发电机运行期间变形并且其表面轮廓偏离圆形形状。换句话说，圆形的转子与定子之间的缝隙沿周向是不恒定的并且根据局部的磁相互作用的大小剧烈改变。转子和定子之间的缝隙的这种不恒定影响了电机或者说发电机的效率。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种具有高效率的电机。 该任务通过按独立权利要求所述的电机、尤其用于风力涡轮机的发电机以及用于制造该电机、尤其用于制造用于风力涡轮机的发电机的方法得到解决。 根据本专利技术的第一方面提供一种电机、尤其用于风力涡轮机的发电机。该电机具有转子和定子。转子相对于定子围绕旋转轴线可旋转地进行布置。转子和定子如此布置，从而使得定子的定子表面和转子的转子表面隔开。转子表面沿周向围绕旋转轴线构造成圆的。 在此，定子如此可变形地构造，从而在转子和定子之间没有施加磁相互作用时，使得所述定子表面（在至少一个定子段内部）沿周向围绕旋转轴线具有非圆形的表面轮廓。此外，定子如此可变形地构造，从而在转子和定子之间施加磁相互作用时使得定子如此进行变形，从而使得定子表面沿周向围绕旋转轴线构造成圆形，进而使得定子表面和转子表面之间的间距是恒定的。 所述电机例如是电动机或者发电机。该电机尤其是用于风力涡轮机的发电机。在现代的风力涡轮机中使用无传动机构的技术。风力涡轮机的风力叶片在此直接驱动发电机的转子。因为转子和风力叶片之间没有在中间连接传动机构并且转子的转速相应较小，因此转子和定子具有大的直径。定子的直径例如能够在3.5m到4.5m[米]之间。 该转子例如是外部环绕的转子并且包围定子。在本专利技术的其他示例性的实施方式中所述转子是内部环绕的转子，从而使得定子包围转子。 所述转子例如具有沿周向并肩排列的永磁体，所述永磁体例如交替地具有不同的极性。 所述定子例如具有多个能够布置在定子表面上的定子线圈。此外，所述定子例如具有多个通道，所述通道至少以一个组件平行于旋转轴线延伸。所述通道能够用作冷却通道或者所述通道能够构造用于容纳相应的定子线圈。 所述定子能够由整体的、圆形的段制成或者由多个沿周向前后相互（例如可松开地）固定的定子段制成。 由于线圈和永磁体的布置，在定子和转子之间存在大的磁相互作用。尤其在电机运行时例如借助于定子线圈如此控制该磁相互作用，使得围绕定子表面环绕地作用有所谓的磁性拉力。 所述磁相互作用使得定子变形并且例如朝向转子吸引或者由转子排斥。例如通过布置在转子和/或定子上的永磁体引起转子和定子之间的磁相互作用。该磁相互作用由此能够在电机的运行中或者静止中起作用。 所述磁相互作用对于电机的确定的运行状态、例如静止或全负载能够例如根据经验或者基于试验预先确定。根据对所述磁相互作用的强度和局部曲线的认知能够预先确定定子变形的程度。 基于此，根据本专利技术如此制造所述定子或者说其定子段，从而在转子和定子之间没有施加磁相互作用时、例如在将永磁体装配在转子上之前，所述定子没有圆形的表面轮廓。所述定子例如在没有施加磁相互作用时具有（相对于圆形曲线）压扁的表面轮廓。 所述定子的可变形性能够如此预先确定，从而基于发电机运行或者静止时转子和定子之间可预测的磁相互作用使得定子如此变形，从而在施加磁相互作用时所述定子具有圆形的表面轮廓。 所述定子的可变形性例如能够有关于材料选择、壁厚或者说轮廓厚度并且取决于几何尺寸、例如定子的直径。 尤其以板层结构构造所述定子，其中多个定子板沿轴向前后布置。由于定子的这种板层结构，该定子具有与例如转子相比更小的刚性。板层结构的定子的可变形性同样是可预先确定的。 定子表面是定子的面对转子的表面。相应地，转子表面是转子的面对定子的表面。在定子表面和转子表面之间形成缝隙。定子表面和转子表面之间的这种缝隙或者说径向间距由于电机运行期间定子的变形而是恒定的。在电机运行以外，定子变形，也就是说在转子和定子之间没有施加磁性相互作用时，缝隙由于定子的原始非圆形的设计而不是恒定的。转子表面和定子表面之间的缝隙在电机运行期间、也就是在转子和定子之间施加磁相互作用时沿径向为约2mm到约8mm[毫米]之间。 根据本专利技术的另一方面描述了一种用于制造电机、尤其用于制造用于风力涡轮机的发电机的方法。该电机具有与上面所述电机相同的特征。根据制造方法，将转子相对于定子可旋转地进行布置。此外，根据制造方法使定子如此可变形地构造，使得在转子和定子之间没有施加磁相互作用时所述定子表面沿周向围绕旋转轴线具有非圆形的表面轮廓，并且使得在转子和定子之间施加磁相互作用时定子如此变形，使得定子表面沿周向围绕旋转轴线构造成圆形，进而使得定子表面和转子表面之间的间距是恒定的。 此外，根据本专利技术的示例性的实施方式能够在转子上布置多个永磁体，从而在转子和定子之间产生磁相互作用。根据所述方法的另一示例性的实施方式，在将转子相对于定子可旋转地进行布置之后将永磁体布置在转子上。 根据本专利技术制造带有定子表面的定子，该定子表面在转子和定子之间没有作用磁相互作用时沿轴向（也就是沿着转子的旋转轴线）具有不平的（波纹状的）表面并且/或者沿周向没有圆形的表面轮廓。在转子和定子之间施加磁相互作用之后、例如在电机运行期间又或者在其静止期间，所述定子如此变形，使得定子表面沿轴向具有平坦的表面轮廓并且沿周向具有圆形的表面轮廓。由此，在电机运行期间或者说在转子和定子之间施加磁相互作用期间，在转子和定子之间形成缝隙，其中该缝隙在整个定子表面和整个转子表面之间是恒定的。 通过在转子和定子之间构造恒定的间距提高了电机的效率。此外，定子能够构造得更没有刚性并且更柔性，因为其在施加磁相互作用期间的变形是可预先确定的并且由此计划用于在转子表面和定子表面之间形成恒定的间距。为了由此更不刚性地并且柔性地制造定子，需要更少的材料使用，从而能够降低电机的制造成本和重量。 要指出的是，参照不同的专利技术主题描述本专利技术的实施方式。尤其描述本专利技术带有装置权利要求的一些实施方式以及本专利技术带有方法权利要求的其他实施方式。然而对于本领域技术人员来说，在该申请文件的阅读中要立即清楚，只要没有明确的其他表述，除了配属于专利技术主题的一个类型的特征的组合之外也能够实现配属于专利技术主题的不同类型的特征的任意组合。 附图说明 下面为了进一步解释以及为了更好地理解本专利技术，参照附图更详细地描述实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
电机（100）、尤其用于风力涡轮机的发电机，所述电机（100）具有转子（120），以及定子（110），其中所述转子（120）相对于所述定子（110）围绕旋转轴线（101）可旋转地进行布置，其中所述转子（120）和所述定子（110）如此布置，使得所述定子（110）的定子表面（111）和所述转子（120）的转子表面（121）隔开，其中所述转子表面（121）沿周向（102）围绕所述旋转轴线（101）构造成圆形，其中所述定子（110）如此可变形地构造，使得在所述转子（120）和所述定子（110）之间没有施加磁相互作用时所述定子表面（111）在所述定子（110）的至少一段内部沿周向（102）围绕所述旋转轴线（101）具有非圆形的表面轮廓，并且使得在所述转子（120）和所述定子（110）之间施加磁相互作用时所述定子（110）如此变形，从而使得所述定子表面（111）沿周向（102）围绕所述旋转轴线（101）构造成圆形，进而使得所述定子表面（111）和所述转子表面（121）之间的间距是恒定的。

【技术特征摘要】
2013.05.23 EP 13168847.51. 电机（100）、尤其用于风力涡轮机的发电机，所述电机（100）具有
转子（120），以及
定子（110），
其中所述转子（120）相对于所述定子（110）围绕旋转轴线（101）可旋转地进行布置，
其中所述转子（120）和所述定子（110）如此布置，使得所述定子（110）的定子表面（111）和所述转子（120）的转子表面（121）隔开，
其中所述转子表面（121）沿周向（102）围绕所述旋转轴线（101）构造成圆形，
其中所述定子（110）如此可变形地构造，
使得在所述转子（120）和所述定子（110）之间没有施加磁相互作用时所述定子表面（111）在所述定子（110）的至少一段内部沿周向（102）围绕所述旋转轴线（101）具有非圆形的表面轮廓，并且
使得在所述转子（120）和所述定子（110）之间施加磁相互作用时所述定子（110）如此变形，从而使得所述定子表面（111）沿周向（102）围绕所述旋转轴线（101）构造成圆形，进而使得所述定子表面（111）和所述转子表面（121）之间的间距是恒定的。
2. 按权利要求1所述的电机（100），其中所述定子（110）如此可变形地构造，
使得在所述转子（120）和所述定子（110）之间没有施加磁相互作用时所述定子表面（111）在所述定子（110）的至少一段内部沿相对于所述旋转轴线（101）的轴向具有不平坦的表面轮廓，并且
使得在所述转子（120）和所述定子（110）之间施加磁相互作用时所述定子（110）如此变形，从而使得定子表面（111）沿相对于所述旋转轴线（101）的轴向具有平滑的表面轮廓，进而使得所述定子表面（111）和所述转子表面（121）之间的间距是恒定的。
3. 按权利要求1或2所述的电机（100），其中所述转子（120）是外部环绕的转子（120）并且包围所述定子（110）。
4. 按权利要求1到3所述的电机（100），其中所述转子（120）是内部环绕的转子（120）并且所述定子（110）包围所述转子（120）。
5. 按...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ马德森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE