本发明专利技术涉及一种具有横向磁通引导的多相分段高功率同步电机，包括至少两个或多个双段。两个或多个双段形成直线电动机或发电机的段，或者旋转电动机或发电机的段。两个或多个双段包括一组永磁体和具有一个或多个周向绕组的软磁磁轭。由于每种情况的双向结构，同样大小的绕组电流流经两个同样大的段。由于磁轭的移相设置，推力扭矩在运动的相同方向产生。磁轭可以设置成向下折叠或并排。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】横向磁通引导、高推力扭矩和低惯量分段电动机/发电机
本专利技术通常涉及一种无刷直流电动机和/或发电机，尤其是无刷高磁极数多相横向磁通永磁电机。本专利技术进一步描述/涉及一种具有高能量转换效率和高效率的电动机/发电机，或者一种高功率的横向磁通引导、高推力扭矩和低惯量同步电动机/发电机，其单个的磁极是分段偏置在返回绕组上。
技术介绍
与常规的电机相比，同样的安装体积，横向磁通电机能够实现更高的扭矩密度。这是基于这样的事实，在横向磁通电机中，扭矩的增加可以通过增加磁极的数量和磁通密度来实现。在横向磁通电机中，与常规电机相比，磁通量不是纵向的而是横向的。即，电场和磁场相对彼此旋转90度。横向磁通电机被描述，例如，在EP1005136A1中，通过U形和I形磁轭的特别配置减少了散射路径，所以旋转推力较高。横向磁通电机的另一个实施例在生产技术上更容易生产，同时具有最高的可能效率和最高的可能扭矩，也由DE102006038576中已知。在横向磁通电机中的较高的推力扭矩是通过包括非常多的单个部件的结构实现的。然而，由于环形线圈的易于制造和多个单个部件的可能的自动化装配，其优点突出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种横向磁通电动机/发电机，其制造经济，具有高效率和高转矩，即与已知的结构相比，可以进一步增加转矩。本专利技术的一个方面特别地简化制造过程并降低制造成本。根据本专利技术的横向磁通电动机/发电机特别适用那些需要小的安装空间却同时需要高推力转矩的应用。本专利技术的目的由具有横向磁通引导的多相分段高功率同步电机解决，包括至少两个或多个双段。两个或多个双段形成直线电动机或发电机的段，或者旋转电动机或发电机的段。两个或多个双段包括一行永磁体和具有一个或多个周向绕组的软磁磁轭。由于每种情况的双向结构，同样大小的绕组电流流经两个同样大的段。由于磁轭的移相设置，推力扭矩在运动的相同方向产生。磁轭可以设置成向下折叠或并排。根据本专利技术的一个实施例，磁体以形成两相的方式设置，一行磁体被使用，这样做节省磁性材料。同时，磁通传导材料的节省通过磁集中器的方式实现。磁通材料尤其可以用注射成型MIM(MIM，MetalInjectionMolding，金属注射成型)技术制造，绿色环保材料或烧结材料可以用作磁通传导材料。根据本专利技术的一个实施例，磁通传导材料包括由粘接剂粘结在一起的软磁带。为了稳定和保护，由软磁带制成的磁通传导材料进一步被包裹在塑料中，定子优选由导热塑料注射成型。根据本专利技术的一个实施例，磁通传导材料中的磁场强度被磁集中器加强。根据本专利技术的一个实施例，磁体装置被两个磁轭元件的装置共同使用，使得电机的功率或扭矩大体上约加倍或增加约90％。根据本专利技术的一个实施例，该电机包括两个或多个互相连接的转子环，具有交变极性(磁极)的磁体连接在其上。由于这种结构，两个或多个互相连接的具有磁极的转子环优选地具有相当大的有效和可用的磁面积。根据本专利技术的一个实施例，电机的分段结构可以非常简单的集成到机动车辆中。根据本专利技术的一个实施例，列出的措施构成重量减轻，尤其当用于兆瓦级的风力发电机中，减轻到相当大的程度。根据本专利技术的一个实施例，磁轭元件的磁极末端的宽度与磁体的宽度具有约为0.7的比例。根据本专利技术的一个实施例，U形磁轭元件的磁轭支腿的边缘在磁极末端的区域具有大体上为多边形的形状，以避免对磁场的任何压缩。附图说明本专利技术将从下面的说明和附图中被更好的理解，这些只是作为一个示例，因此不应限制本公开。图1示出了作为例子的无刷直流电动机/发电机在一相分段设计中的原理；图2示出了作为例子的在无刷直流电动机/发电机的分段设计中的双倍利用的磁体和磁集中器的原理；图3示出了作为例子的根据本专利技术的具有向下折叠段的无刷直流电机的截面图；和图4a至图4d示出了根据本专利技术的磁轭元件的各种形状。具体实施方式图1用示意性的简化视图示出了作为例子的无刷直流电动机/发电机在一相分段设计中的原理。移相磁轭元件1a,…,1c,2a,…,2c具有U形形状的软磁材料并且围绕有横向线圈/绕组8。当通电时，如箭头所示，在电动机运转时，磁体4在磁轭之上被拖动，或者，当磁体4在磁轭元件1a,…,1c,2a,…,2c上移动，在发电机运转中产生电压。该原理用不具有双倍利用的磁体4作为一个例子在图1中示出，并示出了几个实施例中的一个。移相磁轭元件2a,…,2c设置在横向线圈8的返回部分。根据设计，在单向横向磁通电机和双向横向磁通电机之间是有区别的，在单向横向磁通电机中，围绕绕组以用于引导磁通的磁轭元件只设置在永磁体的一侧，在双向磁通电机中，磁轭设置在永磁体的两侧。与传统的电子换向(EC，ElectricalCommutation)电机相比，高功率同步电机具有2/3少的绕组要求，因为绕组完全位于磁路中，并且由于永磁体的双倍利用，磁体的质量降低高达50％。这种结构同时减少所需要的磁通传导材料和以及其重量。由于磁体材料的双倍利用，双倍推力扭矩横向磁通电动机/发电机大大减小体积。提高效率的材料节省还降低了转动惯量。本专利技术涉及一种横向磁通电动机/发电机，可以高效生产，减少材料需求量，大大降低重量并提高效率。能量密度可以比转矩电动机/发电机高至3倍。根据本专利技术的横向磁通电动机/发电机的应用实例为，例如，超级同步电动机，其尤其适于安装在小直径的管子中，类似于气缸，绞盘或主轴电机，其中在该应用示例中电动机的长度是次要的。必要的方面尤其是在高扭矩时不需要变速器实现最低速度。另一个应用实例是位于自行车的挡泥板上的电动机/发电机的结构，其中车轮作为转子。另一个应用实例是直线电动机/发电机。这里首先强调的是在工具中具有在高功率时慢速移动，而不需要变速器，并且在机械工具中有较小的重量，同时，高动态是必须的。另外的应用实例是可用市电电压直接运行的外转子电动机和小型电动机，在具有高路径精度的弯曲轨道上的超同步电机等等。开发目的和解决方案由前面所提到的原因，目的在于开发一种电动机/发电机，具有以下改进：缓慢运动-这是由每步小路径的高磁极数实现的。每单位重量的高推力扭矩和高功率-这是由具有小磁体的高磁极数实现的；-这是由磁性表面的更好利用实现的；和/或-这是由高气隙磁感应实现的。缓慢运行或低转速时的高效率-这是由高磁极数和磁饱和限制实现的。因此，高效率，低热损耗由于电流、低铁芯损耗和大的有效磁性表面得以实现。这是由磁性表面的双倍利用实现的，其对应于可用磁场的倍增。简化生产-这是由磁通量材料的注射成型实现的；和/或-这是由自动绕线技术实现的。布线的低开支，尽管高磁极数对-这是由每相只有一个绕组实现的。电动机/发电机应具有低转动惯量-由减少磁体质量获得具有更高磁通密度的低推力转动惯量。电动机/发电机应具有更高功率和推力矩-由于由矩形和/或片状金属制成的线圈的紧凑结构，铜填充度，因此功率密度是增加的；和/或-由于使用NdFeB磁体和磁面积的获得，效率显著增加。根据本专利技术的另外的实施例通过增加铜填充度，功率会增加，对于横向线圈8，与圆线相比，使用扁平材料(片状金属)填充率由约65％升到约96％。由于磁结构的双面结构，通过可用磁性表面的加倍功率可以增加约90％。根据本专利技术的电动机/发电机的总损耗的很大一部分是由线圈的电阻引起的损耗。由于先前和以下描述的措施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有横向磁通引导的多相分段高功率同步电机，其特征在于，包括至少两个或多个双段，所述双段形成直线电动机或发电机的分段，或者旋转电动机或发电机的分段，其中，所述两个或多个双段包括一行永磁体和具有一个或多个周向绕组的软磁磁轭，其中，由于每种情况的双向结构，同样大小的绕组电流流经两个同样大的分段，其中，由于所述磁轭的移相设置，推力扭矩在运动的相同方向产生，其中，所述磁轭设置成向下折叠或并排。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.19 DE 102012005688.51.一种具有横向磁通引导的多相分段高功率同步电机，其特征在于，包括至少两个或多个双段，所述双段形成直线电动机或发电机的分段，或者旋转电动机或发电机的分段，其中，所述两个或多个双段包括一行永磁体和具有一个或多个周向绕组的软磁磁轭，其中，由于每种情况的双向结构，同样大小的绕组电流流经两个同样大的分段，其中，由于所述磁轭的移相设置，推力扭矩在运动的相同方向产生，其中，所述磁轭设置成向下折叠或并排，其中，由软磁带制成的磁通传导材料设置在永磁体之间，所述软磁带由粘接剂粘接在一起，其中，为了稳定和保护，所述磁通传导材料进一步被包裹在塑料中，定子由导热塑料注射成型。2.根据权利要求1所述的具有横向磁通引导的高功率同步电机，其特征在于，多个所述磁体的极性彼此交替相对对齐，一行磁体被使用以节省磁性材料，其中，同时，磁通传导材料的节省通过磁集中器的方式实现，其中，磁通传导材料通过注射成型MI...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·奥尔特洛夫，
申请(专利权)人：海琳·奥尔特洛夫，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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