改进的用于永磁体发电机的转子制造技术

一种旋转发电机，包括：至少一个磁环对，所述至少一个磁环对包括之间具有间隙的第一磁环和第二磁环；一个线圈环，所述线圈环在所述间隙中；所述第一磁环和所述第二磁环以及所述线圈环具有一个公共轴线；所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自具有：一个围绕所述公共轴线间隔开、具有交替的面对所述间隙的北极和南极的主永磁体序列，一个磁环对的第一磁环和第二磁环的、具有面对所述间隙的不同磁极的对应的主永磁体跨越所述间隙面对彼此，使得磁通量线跨越所述对应的主永磁体之间的间隙，以及一个中间永磁体序列，所述中间永磁体中的每个被定位在两个主永磁体之间，每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个北极，所述北极面对所述两个主永磁体中的北极面对所述间隙的主永磁体的一侧，并且每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个南极，所述南极面对所述两个主永磁体中的南极面对所述间隙的主永磁体的一侧，所述线圈环具有一个线圈序列，所述线圈序列围绕所述公共轴布置，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通量线切割多匝线圈并因此在所述线圈中感应电流，其中所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自还包括一个铁磁材料的背板，所述主永磁体被定位在所述背板和所述间隙之间并且被安装到所述背板，使得邻近的主永磁体通过所述背板磁耦合至彼此。

Improved rotor for permanent magnet generator

A rotating generator, including at least one magnetic ring pair, at least one ring of the first magnetic ring and second ring with a gap between them; a coil ring, and the coil ring in the gap; the first magnetic ring and the second magnetic ring and the coil ring have a common axis; at least one of the rings has a common axis. The first magnetic ring and the second ring of the magnetic ring each have a main permanent magnet sequence of the Arctic and Antarctic which are spaced around the common axis, alternating with the gap, the first magnetic ring and the second magnetic ring of a magnetic ring, and the corresponding main permanent magnets against the different magnetic poles facing the gap. The body across the gap faces each other so that the flux line crosses the gap between the corresponding main permanent magnets and a sequence of intermediate permanent magnets. Each of the middle permanent magnets is located between two main permanent magnets, each of which has a north pole adjacent to the gap, and the Arctic is described in the face of the North Pole. The North Pole in the two main permanent magnets is facing one side of the main permanent magnet of the gap, and each intermediate permanent magnet is adjacent to the gap with an Antarctic. The Antarctic faces one side of the main permanent magnet facing the gap between the two main permanent magnets in which the coil has a sequence of coils, and the coils of the coil. The column is arranged around the common axis so that when the magnetic ring is rotated relative to the loop of the coil, the flux line cuts a multi turn coil and thus induces a current in the coil, in which the first magnetic ring and the second ring of the at least one magnetic ring also include a back plate of an ferromagnetic material. The magnet is positioned between the backplane and the gap and is mounted to the backplane, so that the adjacent main permanent magnet is magnetically coupled to each other through the backplane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的用于永磁体发电机的转子下面的专利技术涉及被称为永磁体发电机类型的旋转发电机。在这些发电机中，在发电机的转子内使用永磁体来提供用于切割嵌入发电机的定子内的多匝线圈从而生成电功率的磁场。具体地，本专利技术涉及如共同未决的申请no.GB1320623.0中所公开的轴向磁通永磁体发电机的形式。在此共同未决的申请的发电机中，该发电机的转子包括至少一个磁环对，所述至少一个磁环对之间具有间隙，并且围绕每个环具有间隔开的永磁体序列——永磁体序列具有面对磁环对之间的间隙的交替的北极和南极，一个磁环对的第一环和第二环的对应的永磁体具有不同磁极，所述不同的磁极面对该间隙并且跨越该间隙面对彼此，使得磁通量线延伸跨越所述对应的永磁体之间的间隙。发电机的定子——被置于磁转子环之间的空气间隙中——包括由在圆周上的线圈序列形成的线圈环。定子环和转子环共用一个公共轴线，使得转子相对于定子的旋转导致在定子的线圈内感应电动势(emf)。在这样的形式的永磁体发电机中，根据对弗莱明右手定则的理解，很明显，在定子线圈中感应的电动势直接取决于延伸跨越面对的磁体之间的空气间隙的磁通量的密度。然而，在上述共同未决的申请中公开的设计的发电机中，此通量的密度倾向于在面对的磁体的中央区域之间是它的最集中处，并且朝向它们的周缘显著减小。这是不利的，因为理想地，切割定子线圈的通量应尽可能地集中在面对的磁体之间的整个空间体积上，以使得感应的电动势最大化。为了增大从极性相反的侧向间隔的磁体发出的通量的密度，已知这样的布置：其中第一和第二平行的典型条形磁体——它们在空间上彼此分离并且常规地跨越它们的前面和后面被磁化并且具有面向外的相反极性——将相对于所述第一和第二磁体磁性地向侧面地定位的又一个条磁体夹在之间。效果是增大从所述三个条组合的一个面发出的磁场，同时大幅减小或甚至消除从相反的面发出的场。有时被称为Halbach或Mallinson阵列的这样的组合的典型用途是在冰箱磁体中，其中期望的是强场仅在一侧上是普遍的。然而，由于将在下文中公开的原因，这些类型的布置的磁性几何形状对于本申请的、在前述共同未决的申请中公开的发电机的类型来说不是最佳的。根据本专利技术的第一方面，提供了一种旋转发电机，包括：至少一个磁环对，所述至少一个磁环对包括之间具有间隙的第一磁环和第二磁环；一个线圈环，所述线圈环在所述间隙中；所述第一磁环和所述第二磁环以及所述线圈环具有一个公共轴线；所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自具有：一个围绕所述公共轴线间隔开、具有交替的面对所述间隙的北极和南极的主永磁体序列，一个磁环对的第一磁环和第二磁环的、具有面对所述间隙的不同磁极的对应的主永磁体跨越所述间隙面对彼此，使得磁通量线跨越所述对应的主永磁体之间的间隙，以及一个中间永磁体序列，所述中间永磁体中的每个被定位在两个主永磁体之间，每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个北极，所述北极面对所述两个主永磁体中的北极面对所述间隙的主永磁体的一侧，并且每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个南极，所述南极面对所述两个主永磁体中的南极面对所述间隙的主永磁体的一侧，所述线圈环具有一个线圈序列，所述线圈序列围绕所述公共轴布置，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通量线切割多匝线圈并因此在所述线圈中感应电流。根据本专利技术的第二方面提供了一种旋转发电机，包括：至少一个磁环对，所述至少一个磁环对包括之间具有间隙的第一磁环和第二磁环；一个线圈环，所述线圈环在所述间隙中；所述第一磁环和所述第二磁环以及所述线圈环具有一个公共轴线；所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自具有：一个围绕所述公共轴线间隔开、具有交替的面对所述间隙的北极和南极的主永磁体序列，一个磁环对的第一磁环和第二磁环的、具有面对所述间隙的不同磁极的对应的主永磁体跨越所述间隙面对彼此，使得磁通量线跨越所述对应的主永磁体之间的间隙，以及一个中间永磁体序列，所述中间永磁体中的每个被定位在两个主永磁体之间，每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个北极，所述北极面对所述两个主永磁体中的北极面对所述间隙的主永磁体的一侧，并且每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个南极，所述南极面对所述两个主永磁体中的南极面对所述间隙的主永磁体的一侧，所述线圈环具有一个线圈序列，所述线圈序列围绕所述公共轴布置，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通量线切割多匝线圈并因此在所述线圈中感应电流，其中所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自还包括一个铁磁材料的背板(backingplate)，所述主永磁体被定位在所述背板和所述间隙之间并且被安装到所述背板，使得邻近的主永磁体通过所述背板磁耦合至彼此。所述中间永磁体(为了方便起见在下文中被称为间极(interpole))的存在致使侧向地流动跨越先前存在于所述主永磁体的侧部之间的间隙的通量不可能泄漏，并有利地成形并且聚集跨越面对的主磁体之间的间隙的通量。在上文提及的共同未决的专利申请中，公开了一种装置，其中它的永磁体(等同于本专利技术的发电机的主永磁体)被安装在铁磁背板上。这样做的效果是通过增强磁体的后面之间的磁耦合来减少磁体的侧部之间的侧向通量泄漏，因此进而增大跨越上述形式的发电机的空气间隙的通量的密度。本专利技术的背板的存在不仅便于主磁体的后面之间的耦合，而且便于中间永磁体的内磁极耦合到主永磁体的内磁极。这是期望的。从前述内容应理解的是，任何间极的边缘都与将它们夹在之间的主永磁体的外面排斥。根据本专利技术，正是此效果聚集并且增大跨越空气间隙的通量密度。然而，如应从对此布置的考虑理解的，所述间极的侧部中的每一个都排斥将它们夹在之间的主磁体的前面。其中相同磁极在物理上邻近的任何永磁体布置都不利于磁阻，换句话说抵抗去磁化。(这可能例如由于外来相反磁场(诸如可能由电枢电抗引起的)的存在而发生)。然而，受益于铁磁环(在下文中被称为背铁(backingiron))的存在，因为主永磁体和间极的邻近背板的磁极中的每个穿过所述背板以实际磁吸引方式耦合，所以改进了所述主永磁体和所述间极中的每个的工作点，因此在材料程度上提供了对对抗任何这样的去磁化场效应的保护。所述背板在旧技术用语中被认为保持器(keeper)。优选地，所述背板至少4mm厚，理想地是6mm或更厚，并且可以由软铁材料或专业化合物(诸如各向异性硅钢、锰游合金和坡莫合金)制成。由至少6mm厚的软铁制成的背板具有充足的透磁率，以提供安装在它上的主磁体和中间磁体之间的期望的磁耦合。除了帮助磁体的工作点之外，实践实验还示出的是，与不存在铁磁背板的情况比较，背铁板的存在可以将磁体的面对空气间隙的面处的平均通量密度增大多达31％。虽然本专利技术的布置表面上类似于上文提及的Halbach阵列，但是磁性地或物理地情况并非如此。在一方面中，磁环未在Halbach阵列中。这是因为磁通量延伸到主永磁体的两侧(磁极)以外并且进入背板内。这是通过主磁体和中间磁体的相对尺寸来实现的，例如，主永磁体比中间永磁体宽得多。根据本专利技术的一方面，发电机的转子内使用的永磁体是被称为铁素体的类型。与如在发电机或电动马达中更常用的稀土磁体相比，铁素体磁体提供的磁场明显更弱。由于此因素，宽面积的磁体和对应大配置的具有许多匝的定子线圈可以被用来在两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转发电机，包括：至少一个磁环对，所述至少一个磁环对包括之间具有间隙的第一磁环和第二磁环；一个线圈环，所述线圈环在所述间隙中；所述第一磁环和所述第二磁环以及所述线圈环具有一个公共轴线；所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自具有：一个围绕所述公共轴线间隔开、具有交替的面对所述间隙的北极和南极的主永磁体序列，一个磁环对的第一磁环和第二磁环的、具有面对所述间隙的不同磁极的对应的主永磁体跨越所述间隙面对彼此，使得磁通量线跨越所述对应的主永磁体之间的间隙，以及一个中间永磁体序列，所述中间永磁体中的每个被定位在两个主永磁体之间，每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个北极，所述北极面对所述两个主永磁体中的北极面对所述间隙的主永磁体的一侧，并且每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个南极，所述南极面对所述两个主永磁体中的南极面对所述间隙的主永磁体的一侧，所述线圈环具有一个线圈序列，所述线圈序列围绕所述公共轴布置，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通量线切割多匝线圈并因此在所述线圈中感应电流，其中所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自还包括一个铁磁材料的背板，所述主永磁体被定位在所述背板和所述间隙之间并且被安装到所述背板，使得邻近的主永磁体通过所述背板磁耦合至彼此。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.19 GB 1508567.31.一种旋转发电机，包括：至少一个磁环对，所述至少一个磁环对包括之间具有间隙的第一磁环和第二磁环；一个线圈环，所述线圈环在所述间隙中；所述第一磁环和所述第二磁环以及所述线圈环具有一个公共轴线；所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自具有：一个围绕所述公共轴线间隔开、具有交替的面对所述间隙的北极和南极的主永磁体序列，一个磁环对的第一磁环和第二磁环的、具有面对所述间隙的不同磁极的对应的主永磁体跨越所述间隙面对彼此，使得磁通量线跨越所述对应的主永磁体之间的间隙，以及一个中间永磁体序列，所述中间永磁体中的每个被定位在两个主永磁体之间，每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个北极，所述北极面对所述两个主永磁体中的北极面对所述间隙的主永磁体的一侧，并且每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个南极，所述南极面对所述两个主永磁体中的南极面对所述间隙的主永磁体的一侧，所述线圈环具有一个线圈序列，所述线圈序列围绕所述公共轴布置，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通量线切割多匝线圈并因此在所述线圈中感应电流，其中所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自还包括一个铁磁材料的背板，所述主永磁体被定位在所述背板和所述间隙之间并且被安装到所述背板，使得邻近的主永磁体通过所述背板磁耦合至彼此。2.根据权利要求1所述的旋转发电机，其中对于给定尺寸的发电机，所述主永磁体的宽度与所述中间永磁体的宽度的比率连同对用来生成电动势的多层定子线圈的有效部分的平均宽度的选择各自被确定为使得在所述线圈中生成的电动势比不存在间极增加至少20％。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：HP·G·凯利，
申请(专利权)人：格林斯普可再生能源有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB