轴向磁通旋转发电机结构的改进制造技术

一种轴向磁通旋转发电机，包括：两个磁环；线圈环；所述磁环和所述线圈环具有公共轴线；所述两个磁环围绕所述公共轴线限定多个磁场，所述多个磁场的方向穿过所述两个磁环之间的间隙，并且所述线圈环在所述间隙中具有围绕所述公共轴线分布的一系列线圈，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通线切割所述线圈的匝,从而在所述线圈中产生感应电流；以及在所述两个磁环之间延伸的至少一个第一部件和在所述两个磁环之间延伸的至少一个第二部件；其中所述第一部件处在比所述第二部件更大的压缩应变下。的压缩应变下。的压缩应变下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴向磁通旋转发电机结构的改进


[0001]本公开专利技术涉及轴向磁通发电机结构的改进，具体涉及其转子堆叠结构的改进。

技术介绍

[0002]众所周知，轴向磁通发电机内部包括一系列成一直线的环形转子，环形转子夹置一系列包含线圈的环形定子，并且每个环形转子在其相互面对的表面上承载永磁体。转子由中间套环分开，来为夹置在中间的定子提供空间，并且转子全部通过穿过其中的牵引螺栓机械地互连。
[0003]由转子承载的相互面对的磁体提供穿过它们之间空间的通量，从而切割嵌入有夹置定子的线圈的匝。外部装置用于使转子相对于定子旋转。当磁通线切割线圈时，电力产生。
[0004]对于这种轴向磁通发生器的结构和电磁性能来说，一个重要方面是在磁体的表面和它们穿过的线圈的表面之间保持精确的，如果可能的话，小的气隙。气隙越小，电输出越大。理想的气隙为6mm以下。但在具有5米以上、甚至高达10米的转子和定子直径的大尺寸的发电机上，建立和维持精确的气隙在机械上是困难的。分离转子的中间套环厚度的任何变化都会对所述气隙的尺寸造成巨大影响。如果在转子和定子之间发生实际接触，则应当理解为，横穿定子线圈的转子磁体会刮擦并快速破坏定子线圈。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种轴向磁通旋转发电机，包括：两个磁环；线圈环；所述磁环和所述线圈环具有公共轴线；所述两个磁环围绕所述公共轴线限定多个磁场，所述多个磁场的方向穿过所述两个磁环之间的间隙，并且所述线圈环在所述间隙中具有围绕所述公共轴线分布的一系列线圈，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通线切割所述线圈的匝,从而在所述线圈中产生感应电流；以及在所述两个磁环之间延伸的至少一个第一部件和在所述两个磁环之间延伸的至少一个第二部件；其中所述第一部件处在比所述第二部件更大的压缩应变下。因此，在所有情况下，两个磁环都与第一部件和第二部件接触。
[0006]此设置是有利的，因为第一部件可以提供抵靠转子表面的相当大的力，同时可以通过第二部件的长度精确地设定转子之间的间隔。
附图说明
[0007]现参考以下附图描述本专利技术，其中：
[0008]图1示出了一组由套环间隔开的典型的堆叠转子；
[0009]图2a和2b示出了相同的设置，但已被修改成包括本专利技术的改进构造；图3更详细地示出了图2设置的部件；以及
[0010]图4示出了图2设置的另一变型。
具体实施方式
[0011]根据本专利技术，用于在轴向磁通发电机的转子之间建立精确间隔的装置包括作为第一部件的一个或多个套环，所述套环由基本坚硬且坚固的材料构制成，并提供与所述磁环相邻并压靠所述磁环的大部分表面，但仍可非常轻微地压缩，以及作为第二部件的也位于所述磁环之间的实际上不可压缩的完全坚硬且坚固的材料，所述第二部件的轴向长度短于所述第一部件的轴向长度并且限定所述磁环之间所需的精确间距，以及作为第三部件的穿过所述磁环和套环的牵引螺栓，所述牵引螺栓的布置使得在拉紧所述牵引螺栓时，所述磁环和套环被拉入，从而形成磁环和套环的牢固结合堆叠，所述磁环之间的最终精确间隙宽度由所述第二部件的轴向长度限定。第一部件中的压缩应变大于第二部件中的压缩应变。压缩应变等于收缩除以原始长度。
[0012]第一部件和第二部件始终与两个磁环完全接触，并使两个磁环保持恒定的预定间隔。
[0013]两个磁环的间隔在所述轴向磁通旋转发电机的整个旋转速度范围内是恒定的。
[0014]第一部件在没有应力的情况下比第二部件长，但可被牵引螺栓拉在一起的两个磁环的力压缩。第二部件抵抗被拉在一起的两个磁环的力，从而确定转子之间的间隔。通过进一步拧紧牵引螺栓，可以将压缩应力引入第一部件和第二部件两者中。
[0015]第二部件由非常硬且不会大幅压缩的材料制成。例如，第二部件的体积弹性模量优选为40GPa以上。大多数金属具有40GPa以上的体积弹性模量。结构金属具有40GPa以上的体积弹性模量，包括铝和钢。因此，第二部件可以由金属材料制成，优选地是非磁性的，以便不破坏/扭曲由转子磁体提供的磁场。优选地，第二部件的体积弹性模量为60GPa以上，例如铝。
[0016]在一个实施例中，第二部件具有100GPa以上的体积弹性模量。具有100GPa以上的体积弹性模量的第二部件的材料可以是钢，优选的为不锈钢。
[0017]第一部件由具有比第一材料的体积弹性模量低的体积弹性模量的材料制成。第一部件可以具有20GPa以下的体积弹性模量。体积弹性模量可以是10GPa以下。塑料材料属于这一类。第一材料的体积弹性模量不能太低，否则材料的弹性对转子表面提供的力过小，导致在保持相邻转子之间的间隔方面不太有效。因此，第一部件优选具有0.5GPa以上，更优选1.0GPa以上的体积弹性模量。
[0018]第一部件的合适材料可以是塑料材料，例如尼龙。这与第二部件的材料相比，价格相对便宜。附加地或替代地，第一部件的材料的密度可以低于第二部件的材料的密度。
[0019]在一个实施例中，第一部件由与第二部件不同的材料制成。
[0020]第一和第二部件的轴向长度之间的差值是预定的，使得在拉紧牵引螺栓时，第一部件沿轴向长度收缩，使得其侧面有力地压靠转子的侧面，从而提供它们的刚性和轴向正交性，同时由第二部件的轴向长度精确地限制它们的压缩程度。由此确定转子之间的精确所需距离，以及建立夹置在中间的定子之间的相应气隙。
[0021]一个实际的例子是作为第一部件的套环，该套环由具有弹性但可轻微压缩的塑料材料制成，未压缩长度为350.5mm。而对于例如由不锈钢制成的第二部件，其轴向长度具有350mm的不可压缩长度。在拉紧牵引螺栓时，第一部件被压缩，其压缩程度是自然长度的0.5/350.5＝0.14％。这使其任一侧上都拥有抵靠转子表面的巨大力量，甚至高达几吨，而
同时保持相邻转子之间的上述精确对准和间隔。
[0022]根据本专利技术的第一方面，第一部件为套环的形式，具有穿过其中的一个或多个轴向凹槽，并且第二部件为位于所述凹槽内的一个或多个构件的形式。
[0023]这是最方便的设置。然而，第二部件不一定需要形成在第一部件中的凹槽或通孔中。
[0024]根据第二方面，形成第二部件的一个或多个构件呈圆柱体的形式。
[0025]根据第三方面，用于将转子及其中间套环紧密地拉在一起的牵引螺栓穿过第一部件中的前述凹槽并穿过位于这些凹槽内的圆柱形第二部件的中心。因此，圆柱体形式的第二部件的位置在由牵引螺栓提供的压缩位置处提供刚性止动，从而确保了实现本专利技术目的的最有效手段。
[0026]尽管优选实施例采用牵引螺栓将转子拉在一起，但是也可以使用其他装置将转子拉在一起，例如夹具。
[0027]牵引螺栓简单的布置方式就是使它们穿过第二部件的通孔。然而，事实不一定如此。因为牵引螺栓、第一部件和/或第二部件可以不彼此同轴。但是，第一部件和第二部件以及牵引螺栓同轴并且第二部件围绕牵引螺栓并且第一部件围绕第二部件的同轴布置是优选的，毕竟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种轴向磁通旋转发电机，包括：两个磁环；线圈环；所述磁环和所述线圈环具有公共轴线；所述两个磁环围绕所述公共轴线限定多个磁场，所述多个磁场的方向穿过所述两个磁环之间的间隙，并且所述线圈环在所述间隙中具有围绕所述公共轴线分布的一系列线圈，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通线切割所述线圈的匝,从而在所述线圈中产生感应电流；以及在所述两个磁环之间延伸的至少一个第一部件和在所述两个磁环之间延伸的至少一个第二部件；其中所述第一部件处在比所述第二部件更大的压缩应变下。2.如权利要求1所述的轴向磁通发电机，其中，所述第一部件的体积弹性模量低于所述第二部件的体积弹性模量。3.如权利要求1或2所述的轴向磁通发电机，其中，每个第二部件位于相关联的第一部件的轴向凹槽中。4.如权利要求1、2或3所述的轴向磁通发电机，其中，所述第二部件是圆柱形的。5.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，还包括多个牵引螺栓，所述多个牵引螺栓将所述两个磁环拉向彼此并使得所述两个磁环与所述至少一个第二部件的轴向端部接触。6.如权利要求5所述的轴向磁通发电机，其中，所述第二部件具有轴向通孔。7.如权利要求6所述的轴向磁通发电机，其中，所述多个牵引螺栓位于所述第二部件的所述轴向通孔中。8.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，其中每个第一部件具有至少一个相关联的第二部件。9.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，包括多个第一部件，所述第一部件围绕所述公共轴线以均匀角度分布。10.如权利要求9所述的轴向磁通发电机，包括在所述多个第一部件中的每一个之间的用于使冷却气体通过的间隙。11.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，其中，所述第一部件的材料与所述第二部件的材料不同。12.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，其中，所述第一部件的材料是塑料。13.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，其中，所述第二部件的材料是金属。14.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通发电机，其中，所述第一部件的材料具有20GPa以下的体积弹性模量，优选为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：休彼得，
申请(专利权)人：立行有限公司，
类型：发明
国别省市：