永磁电机制造技术

一种永磁电机具有支承成周向排的永磁体的转子。电机进一步具有定子，其与转子同轴且具有承载相应的线圈绕组的成周向排的定子齿。齿为由磁体产生的磁通提供路径，由此当转子相对于定子旋转时电磁地联结磁体和线圈。齿具有线圈绕组安装于其上的相应的芯体部分和定位在芯体部分和转子之间的相应的末梢部分。末梢部分在第一位置和第二位置之间可控制地旋转，在第一位置，各齿的末梢部分和芯体部分在角度上对齐，以增强磁体和线圈之间的磁通联结，在第二位置，各齿的末梢部分旋转成不与它的芯体部分在角度上对齐，以减少磁体和线圈之间的磁通联结。末梢部分被偏压到第二位置。

【技术实现步骤摘要】
永磁电机
本公开涉及一种永磁电机。
技术介绍
永磁(PM)电机可提供非常高的功率和转矩密度，且因此对于许多航天发电和电动机(例如泵送和促动)应用是有吸引力的选择。但是，尤其在发电应用中，由永磁体提供的激励的永久性可能是缺点。特别地，在一些情形中关掉激励可能是必要的，尤其在其中机器具有危险故障(例如在线圈绕组内的单匝电短路)的情况下。一个选择将是关掉驱动发电机的电源，但是当该电源为主发动机时这显然可能是不现实的。因此，为了解决问题，提出了其它解决方案，包括：·采用所谓的容错机器设计，其中机器设计成能够在可能的故障情况的子集下安全运行。但是，由于此类设计可能不能够适应子集外部的故障，它们最多仅提供部分解决方案。·将在发电机的传动系中并入机械分离机构。这移除了对发电机的机械输入，但是典型地增加了成本、重量和复杂性。
技术实现思路
本公开的电机以不同的方式解决了问题，即在检测到故障的情况下通过将磁通从与定子线圈绕组联结的定子芯体区域转移开，且由此移除在定子绕组中的感应电压，该感应电压为有破坏性的短路电流的来源。因此，在第一方面，本公开提供了一种永磁电机，其具有：轴线；转子，其围绕轴线旋转且支承成周向排的永磁体；定子，其与转子和轴线同轴，定子具有承载相应的线圈绕组的成周向排的定子齿，齿为由磁体产生的磁通提供路径，由此当转子相对于定子旋转时电磁地联结磁体和线圈；其中，齿具有线圈绕组安装于其上的相应的芯体部分和定位在芯体部分和转子之间的相应的末梢部分，成周向排的末梢部分在第一位置和第二位置之间围绕轴线可控制地旋转，在第一位置，各齿的末梢部分和芯体部分在角度上对齐，以增强磁体和线圈之间的磁通联结，在第二位置，各齿的末梢部分旋转成不与它的芯体部分在角度上对齐，以减少磁体和线圈之间的磁通联结。可旋转的末梢部分对电磁性能可具有最小的影响，且不必要增加电机的总体体积或质量。而且它们可以快速起作用来使故障电流几乎立即消除，且不需要与旋转转子进行在机械方面的相互作用。电机可作为发电机和/或作为电动机运行。在第二方面，本公开提供了具有根据第一方面的电机的燃气涡轮发动机。例如，机器可作为由燃气涡轮发动机提供动力的发电机(例如通过从发动机的轴吸走动力)，或作为为发动机系统提供动力的电动机(例如作为发动机燃料系统的燃料泵、发动机油系统的油泵，或作为调节发动机的可变几何构件的促动器)运行。现在将陈述本公开的进一步的可选特征。这些特征可单独应用或与本公开的任一方面进行任何结合来应用。末梢部分可偏压到第二位置。方便地，末梢部分可被弹簧偏压到第二位置。通过使末梢部分偏压到第二位置，机器可提供失效安全运行模式。特别地，如果负责使末梢部分旋转且主动地使末梢部分保持在第一位置的促动器失效，则偏压可用来使末梢部分自动旋转至第二位置，且因此减少磁体和线圈之间的磁通联结。末梢部分在旋转至第一位置之后可与芯体部分滑动地接合。大体上，为了增强磁体和线圈之间的磁通联结，在第一位置使末梢部分与芯体部分密切接触是有利的。末梢部分和芯体部分可具有相应的配合面，当末梢部分在旋转至第一位置之后与芯体部分滑动地接合时，配合面阻止末梢部分旋转超过第一位置。除了阻止过度旋转，配合面还可辅助在末梢部分和芯体部分之间的转矩传递，虽然典型地仅仅沿一个方向(且因此只与机器的发电机或电动机用途一致)。在第二位置，第一间隙可打开以使末梢部分与芯体部分隔开。通过打开这些间隙，可提高磁体和线圈之间的磁通联结的减少。在第二位置，各末梢部分可在角度上定位在相邻的芯体部分之间的中间。大体上，将各末梢部分定位在该中间位置处有助于使磁体和线圈之间的磁通联结的减少最大化。齿可进一步具有相应的固定部分，固定部分相对于芯体部分固定，且当末梢部分在第一位置和第二位置之间旋转时，末梢部分可滑动地移动越过固定部分。对于这样的布置，在相邻的固定部分之间可提供第二间隙，以当末梢部分在第一位置时使齿彼此沿周向隔开。而且，当末梢部分移动至第二位置时，末梢部分可桥接第二间隙以形成围绕转子的环形优先磁通路径。在通过机器的横截面上，固定部分在形状上可基本为矩形。固定部分可径向定位在末梢部分和芯体部分之间。备选地，固定部分可径向定位在末梢部分和转子之间。有利地，该环形优先磁通路径绕过芯体部分，且因此进一步有助于减少磁体和线圈之间的磁通联结。各末梢部分可具有线圈侧面和径向隔开的转子侧面，末梢部分在角度范围上扩张成使得从线圈侧面到转子侧面有径向距离。因此，在通过机器的横截面上，末梢部分在形状上可基本为梯形。电机可进一步具有促动器以使末梢部分在第一位置和第二位置之间可控地旋转。然后促动器可构造成当促动器停用时提供允许末梢部分在偏压作用下旋转至第二位置的失效安全模式。促动器可构造成使末梢部分可变地定位在第一位置和第二位置之间的任何位置处，或促动器可构造成使末梢部分只定位在第一位置和第二位置处。附图说明现在将参照附图，作为示例来描述本公开的实施例，其中：图1显示了通过涵道风扇燃气涡轮发动机的纵截面；图2A示意性地显示了通过永磁电机的横截面，永磁电机使它的定子齿的末梢部分在第一旋转位置；图2B示意性地显示了通过图2A的永磁电机的横截面，其中末梢部分在第二旋转位置；图3A显示了图2A的电机的磁场分布的有限元分析预测，其中末梢部分在第一位置；图3B显示了图2B的电机的磁场分布的有限元分析预测，其中末梢部分在第二位置；图4显示了图2和图3的电机的一个齿的部分的放大图，其中末梢部分在第二位置；图5A显示了通过三个齿的截面示意图，其中末梢部分在第一位置；图5B显示了通过三个齿的截面示意图，其中末梢部分在第二位置；以及图6显示了通过三个齿的截面示意图，其中固定部分在芯体部分和末梢部分之间，其中末梢部分在第二位置。具体实施方式参照图1，涵道风扇燃气涡轮发动机以10总体指示，并且具有主旋转轴线X-X。在轴流系列中，发动机包括空气进口11、推进风扇12、中压压缩机13、高压压缩机14、燃烧设备15、高压涡轮机16、中压涡轮机17、低压涡轮机18和核心发动机排气喷嘴19。机舱21总体包围发动机10且限定进口11、旁路管22和旁路排气喷嘴23。在运行期间，进入进口11的空气由风扇12加速以产生两股空气流：到中压压缩机13中的第一空气流A和穿过旁路管22以提供推进推力的第二空气流B。中压压缩机13在将空气流A传送到高压压缩机14之前压缩引导到其中的空气流A，在高压压缩机14中发生进一步压缩。从高压压缩机14排出的压缩空气引导到燃烧设备15中，在燃烧设备15中压缩空气与燃料混合并且混合物燃烧。然后合成的热燃烧产物在高压涡轮机16、中压涡轮机17和低压涡轮机18中膨胀且由此驱动高压涡轮机16、中压涡轮机17和低压涡轮机18，之后通过喷嘴19排出以提供额外的推进推力。高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机通过合适的互连轴分别驱动高压压缩机14、中压压缩机13和风扇12。本公开可应用于的其它燃气涡轮发动机可具有备选的构造。作为示例，此类发动机可具有备选数目的互连轴(例如两个)和/或备选数目的压缩机和/或涡轮机。进一步，发动机可包括在从涡轮机到压缩机和/或风扇的传动系中提供的齿轮箱。燃气涡轮发动机具有一个或多个永磁电机。例如，电机可作为由上述互连轴中的一个提供动力的发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁电机，具有：轴线(28)；转子(30)，其围绕所述轴线旋转且支承成周向排的永磁体(32)；定子(34)，其与所述转子和所述轴线同轴，所述定子具有承载相应的线圈绕组的成周向排的定子齿(36)，所述齿为由所述磁体产生的磁通提供路径，由此当所述转子相对于所述定子旋转时电磁地联结所述磁体和所述线圈；其中，所述齿具有所述线圈绕组安装于其上的相应的芯体部分(36a)和定位在所述芯体部分和所述转子之间的相应的末梢部分(36b)，所述成周向排的末梢部分在第一位置和第二位置之间围绕所述轴线可控制地旋转，在所述第一位置，各齿的所述末梢部分和所述芯体部分在角度上对齐，以增强所述磁体和所述线圈之间的磁通联结，在所述第二位置，各齿的所述末梢部分旋转成不与它的芯体部分在角度上对齐，以减少所述磁体和所述线圈之间的磁通联结。

【技术特征摘要】
2017.09.26 GB 1715540.91.一种永磁电机，具有：轴线(28)；转子(30)，其围绕所述轴线旋转且支承成周向排的永磁体(32)；定子(34)，其与所述转子和所述轴线同轴，所述定子具有承载相应的线圈绕组的成周向排的定子齿(36)，所述齿为由所述磁体产生的磁通提供路径，由此当所述转子相对于所述定子旋转时电磁地联结所述磁体和所述线圈；其中，所述齿具有所述线圈绕组安装于其上的相应的芯体部分(36a)和定位在所述芯体部分和所述转子之间的相应的末梢部分(36b)，所述成周向排的末梢部分在第一位置和第二位置之间围绕所述轴线可控制地旋转，在所述第一位置，各齿的所述末梢部分和所述芯体部分在角度上对齐，以增强所述磁体和所述线圈之间的磁通联结，在所述第二位置，各齿的所述末梢部分旋转成不与它的芯体部分在角度上对齐，以减少所述磁体和所述线圈之间的磁通联结。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述末梢部分被偏压到所述第二位置。3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述末梢部分被弹簧偏压到所述第二位置。4.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述末梢部分在旋转至所述第一位置之后与所述芯体部分滑动地接合。5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述末梢部分和所述芯体部分具有相应的配合面(38)，当所述末梢部分在旋转至所述第一位置之后与所述芯体部分滑动地接合时，所述配合面阻止所述末梢部分旋转超过所述第一位置。6.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，在所述第二位置，第一间隙打开以使所述末梢部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：EFH庄，GW耶韦尔，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB