提供一种包括定子和转子的电动机/发电机。所述定子具有外周边。所述转子至少同轴地包围所述定子的所述外周边。所述转子相对于所述定子围绕旋转轴线能旋转。所述转子和所述定子由磁通轴承间隙隔开，工作时在所述磁通轴承间隙上产生磁通量。所述转子和所述定子由保护间隙隔开。所述保护间隙被配置为在所述转子变形期间在所述磁通轴承间隙闭合之前闭合，从而避免所述磁通轴承间隙闭合。所述电动机/发电机的特征在于，所述定子包括滚柱轴承和轴。所述滚柱轴承联接至所述轴并且围绕所述轴能旋转。所述轴被布置为偏离所述旋转轴线的中心。所述滚柱轴承与所述转子之间的距离限定所述保护间隙。保护间隙。保护间隙。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机/发电机、车辆和风力涡轮机
[0001]本专利技术涉及一种包括定子和转子的电动机/发电机。定子具有外周边。转子至少同轴地包围定子的外周边。转子相对于定子围绕旋转轴线能旋转。转子和定子由磁通轴承间隙隔开，工作时在该磁通轴承间隙上产生磁通量。
[0002]本专利技术进一步涉及一种配备有这种电动机/发电机的车辆和/或风力涡轮机。
[0003]根据第848620号授予协议，产生本申请的项目已获得欧盟地平线2020研究与创新项目的资助。
技术介绍
[0004]这种电动机根据例如日本专利申请公布JP2014039461(A)是已知的，该公布示出轴向磁通永磁(AFPM)电动机。
[0005]电动机显示有在其外周边上具有电磁体的定子以及围绕该定子的转子。转子显示的永磁体的半径等于放置电磁体的半径。转子由轴向电动机轴承承载在定子上。电磁体和永磁体由两个气隙隔开，定子的每一侧上各有一个气隙。在电动机操作期间，在气隙上产生磁通量。因此，气隙被称为磁通轴承间隙。当电磁体产生旋转电场时，该电场相对于永磁体的吸引力和排斥力对转子产生扭矩。
[0006]这种电动机用作例如车辆中的轮内电动机，例如，荷兰荷尔蒙兰特拉斯技术公司制造的光年一号(Lightyear One)。
[0007]这种电动机根据Protean的国际专利申请公布WO2011045697是已知的，该公布显示了径向磁通永磁(RFPM)电动机。
[0008]电动机显示有在其外周边上包括电磁体的定子以及包括永磁体的转子。转子同轴地围绕定子。转子通过靠近定子中心的轴向电动机轴承安装在定子上，使转子相对于定子旋转。
[0009]电磁体和永磁体由一气隙隔开，当电动机工作时在该气隙上产生磁通量。该气隙为径向间隙，因此被称为径向磁通轴承间隙。径向磁通轴承间隙将电磁体和永磁体隔开。
[0010]WO2011045697的RFPM电动机仅具有一个磁通轴承间隙，而JP2014039461的AFPM具有两个磁通轴承间隙。
[0011]电磁体产生磁场。该磁场对转子产生扭矩。
[0012]用于RFPM电动机或AFPM电动机的磁通轴承间隙通常相对较小：对于大约30cm的直径(轮内电动机的转子的典型直径)，使用1
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2mm的典型的磁通轴承间隙。
[0013]磁通轴承间隙将电磁体和永磁体分开。永磁体易碎，电磁体也容易损坏。尤其是导线的绝缘和磁轭材料的磁性容易损坏。磁通轴承间隙的闭合，甚至是临时闭合，通常会导致永磁体、电磁体或两者的损坏。
[0014]注意到，电动机也可显示有其他间隙。对于具有径向磁通轴承间隙的电动机，通常存在轴向间隙。这些轴向间隙为非磁通轴承间隙，在电动机操作期间，在这些间隙上没有或几乎没有任何磁通量。定子与转子之间的定子的每一侧可以有一个轴向间隙。对于具有轴
向磁通轴承间隙的电动机，通常存在径向间隙。径向间隙可以在定子与转子之间位于定子的径向外侧。这种径向间隙为非磁通轴承间隙，在电动机操作期间，在这些间隙上没有或几乎没有任何磁通量。不希望这种轴向间隙或径向间隙闭合，因为这会造成动力和效率的损失并且会由于磨损产生颗粒。颗粒能够损坏磁通轴承间隙。
[0015]当将电动机应用为车辆中的轮内电动机时，转子和将转子连接至定子的轴承在正常径向负载期间必须足够坚固，例如以承受车辆的一部分重量。然而，当车辆拐弯或撞上路边时，大的弯曲和倾斜力施加到转子上。为了避免变形，诸如转子的弯曲或倾斜使得磁通轴承间隙闭合并发生电动机的损坏，通常，转子以及能够使转子围绕定子旋转的轴承制造使其刚度比仅有径向负载所需的大得多。这意味着转子质量大且昂贵。在风力涡轮机中使用电动机时同样如此，其中很大的力施加到涡轮机的桨叶上并因此施加到电动机。
[0016]通过增加能够在径向磁通轴承间隙闭合之前闭合的保护性径向间隙，Protean的WO2011045697描述了对径向磁通轴承间隙的闭合问题的解决方案。通过在其表面的至少一个上增加低摩擦系数的材料，显示为具有保护性径向间隙的滑动轴承。
[0017]然而，即使使用低摩擦表面，也会发生不可忽视的损耗。而且，涂层经常是脆弱的涂层，容易损坏，导致涂层更高的损耗和磨损。而且，由于磨损会产生颗粒，所述颗粒可能造成永磁体和/或电磁体损坏。
[0018]另一种RFPM电动机根据Elaphe的国际专利申请公布WO2019/151956是已知的。
[0019]WO2019/151956提出了避免径向磁通轴承间隙闭合的另一种解决方案。认识到，当轴向间隙变化时会发生径向磁通轴承间隙的闭合。通过限制轴向保护间隙的变化，也限制了径向磁通轴承间隙的变化。通过用低摩擦材料(例如具有PTFE的涂层)涂覆保护间隙的转子和/或定子部分，滑动轴承中的轴向间隙改变。然而，即使使用低摩擦表面，也会发生不可忽视的损耗。而且，涂层经常是脆弱的涂层，容易损坏，导致涂层更高的损耗和磨损。而且，由于磨损会产生颗粒，所述颗粒可能造成永磁体和/或电磁体损坏。
[0020]需要这种电动机具有较小质量的转子和较小质量的轴承，同时仍能对磁通轴承间隙进行鲁棒控制。
[0021]本专利技术意在提供一种对所述局限性的解决方案或者至少提供一种替代方案。
技术实现思路
[0022]本专利技术的目标通过提供一种包括定子和转子的电动机/发电机得以实现。定子具有外周边。转子至少同轴地包围定子的外周边。转子相对于定子围绕旋转轴线能旋转。转子和定子由磁通轴承间隙隔开，工作时在该磁通轴承间隙上产生磁通量。转子和定子由保护间隙隔开。保护间隙被配置为在转子变形期间在磁通轴承间隙闭合之前闭合，从而避免磁通轴承间隙闭合。电动机/发电机的特征在于定子包括滚柱轴承和轴。滚柱轴承联接至轴并且围绕轴能旋转。轴被布置为偏离旋转轴线的中心。滚柱轴承与转子之间的距离限定保护间隙。
[0023]通过提供滚柱轴承，滚柱轴承与转子一起限定保护间隙，在转子变形时滚柱轴承与转子接触。因为滚柱轴承限定保护间隙，滚柱轴承可被称为保护轴承。通过提供偏离旋转轴线中心的轴，轴和滚柱轴承可靠近转子放置。这允许使用小的滚柱轴承，其比较大的滚柱轴承具有更小的质量。通过提供偏离旋转轴线中心的轴，滚柱轴承放置在适当位置和方位，
滚柱轴承在此能够接触转子，并且滚柱轴承与转子之间仅有少量的摩擦。对定子提供轴和滚柱轴承的优势在于轴和滚柱轴承不会随着转子旋转。轴和滚柱轴承因此不会影响转子的平衡。
[0024]本专利技术是一种电动机/发电机。电动机将电能转换成动能即转子的旋转。发电机将动能即转子的旋转转换成电能。在一示例中，本专利技术是一种电动机，其将电能转换成动能以增大转子的旋转速度。电能例如由电池提供。当希望减小转子的旋转速度时，本专利技术通过减小转子的旋转速度作为发电机而工作。通过减小转子的旋转速度，动能从转子传递至发电机。发电机将动能转换成电能。电能例如存储在电池中。在此示例中，本专利技术能够在用作电动机和用作发电机之间切换。在另一示例中，本专利技术仅用作电动机。在此示例中，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动机/发电机(100)，包括定子(104，106)和转子(112，122)，其中所述定子(104，106)具有外周边，其中所述转子(112，122)至少同轴地包围所述定子(104，106)的所述外周边，其中所述转子(112，122)相对于所述定子(104，106)围绕旋转轴线(102)能旋转，其中所述转子(112，122)和所述定子(104，106)由磁通轴承间隙(120)隔开，工作时在所述磁通轴承间隙上产生磁通量，其中所述转子(112，122)和所述定子(104，106)由保护间隙(202A，202B，302A，302B，502A，502B)隔开，其中所述保护间隙(202A，202B，302A，302B，502A，502B)被配置用以在所述转子(112，122)变形期间在所述磁通轴承间隙(120)闭合之前闭合，从而避免所述磁通轴承间隙(120)闭合，其特征在于，所述定子(104，106)包括滚柱轴承(204，504A，504B)和轴(206，506)，其中所述滚柱轴承(204，504A，504B)联接至所述轴(206，506)并且围绕所述轴(206，506)能旋转，其中所述轴(206，506)被布置为偏离所述旋转轴线(102)的中心，其中所述滚柱轴承(204，504A，504B)与所述转子(112，122)之间的距离限定所述保护间隙。2.根据权利要求1所述的电动机/发电机，其中所述轴(206)相对于所述旋转轴线(102)径向布置。3.根据权利要求2所述的电动机/发电机，其中所述定子(104，106)包括电磁体(108)，并且所述滚柱轴承(204)位于所述旋转轴线(102)与所述电磁体(108)之间。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的电动机/发电机，其中所述轴(706A，706B)从所述外周边径向延伸。5.根据前述权利要求中任一项所述的电动机/发电机，其中所述保护间隙(202A，202B)为轴向间隙。6.根据前述权利要求中任一项所述的电动机/发电机，其中所述旋转轴线(102)为水平轴线，并且...
【专利技术属性】
技术研发人员：亨德里克，
申请(专利权)人：阿特拉斯科技控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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