具有轴向磁通的多极电动机/发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种具有轴向磁通的电机，其中磁路通过由电流绕组或线圈包围着的一个或几个极芯或极柱。这样使得高密度的磁通通过极芯或极柱，和现有技术相比，可以减少用于极芯或极柱的材料，在现有技术中需要大的定子直径传输高密度的磁通。此外，这种电机在低转速和高转速下都具有高的效率。按照本发明专利技术的另一个方面，提供了一种不用增加发电机的直径而实现多相输出的电机。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机，尤其涉及同步电机。所述电机可以作为电动机或发电机工作，如下所述，并在下文中只被叫做发电机。
技术介绍
发电机可以被用于许多不同的领域。当发电机被用于风轮机时，相对于风轮机的尺寸的一个比较重要经济参数是壳体的尺寸。因此，能够减少风轮机的直径是重要的。为了使壳体最小，必须使连接机翼和发电机的变速箱和传动装置最小。这可以通过提供具有每转相当大的效果的发电机来实现。达到这个要求的一种方法是使发电机具有尽可能小的径向尺寸，因为发电机在风轮机的壳体中占据相当大的空间。在制造风轮机中的发电机时另一个要考虑的问题是，发电机在低转速和高转速时必须具有高的效率。基于常规的径向磁通的发电机(图1)是最常用的一种电机。这种情况下的这种发电机的一个主要问题是，对于给定的功率输出的直径相当大，这是因为使用径向叠置的定子结构。另一个缺点在于，定子围绕着转子，因而增加了发电机的直径。另一个缺点在于，由在槽7和槽2本身之间的材料的各个布置形成的气隙中的感应相当低，因为只有材料7传输磁通，并且其只覆盖大约50％的朝向气隙的自由空间。另一个缺点在于，使用的线圈材料只起连接位于槽2中的绕制的线圈3的作用。另一个缺点在于把线圈3插入槽2的窄的开口中时的操作比较复杂。有许多类似种类的在一些方面优化的发电机，但是它们都具有径向磁通，因而涉及同样的问题，即，具有相当大的直径，如上所述。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，提供一种电机，包括被固定在轴上随轴一道旋转的转子，用于产生磁场的一个或几个磁体或装置，定子，在所述转子和所述定子之间具有气隙，和一个或几个被绕在极柱或极芯上的电流绕组或线圈，所述极柱或极芯提供一个或几个磁通路径。最好是，所述电机包括具有绕组或线圈的多个极芯或极柱。最好是单独的极芯或极柱具有相应的包围所述极芯或极柱的单独的线圈或绕组。最好是，每个单独的极芯具有相应的单独的线圈或绕组。因而，本专利技术的目的在于提供一种发电机/电动机或电机，其中通过由电流绕组或线圈围绕着的一个或几个极柱或极芯提供磁路。当单独的极芯或极柱由相应的单独的线圈包围时，可以使高密度的磁通通过极芯或极柱，和常规的电机相比，这使得极芯和极柱使用的材料较少，在现有技术中，为了得到高密度的磁通，例如需要大的定子直径。借助于围绕极芯或极柱绕制线圈，极芯或极芯的一部分可以沿任何方便的方向设置，包括基本上是轴向的方向。因而，本专利技术提供一种发电机/电动机，其具有相当小的直径。应当理解，本专利技术的第一方面包括若干个实施例。在第一个优选的实施例中，在转子中设置用于产生磁场的磁体或装置，并且所述极芯或极柱被设置在定子中。在第二个优选实施例中，用于产生磁场的磁体或装置被设置在定子中，并且极芯或极柱被设置在转子中。当设置所述极芯时，它们可以被这样设置，使得一个或几个极芯的至少一部分和旋转轴线平行或者呈一定角度。因而，所述角度可以等于或大于0度并小于90度。其中，所述角度可以小于45度或者小于30度。不过，最好是一个或几个极芯的至少一部分基本上平行于旋转轴线，借以使得具有小的直径。线圈围绕极芯被这样绕制，使得一个或几个绕组或线圈的轴线基本上平行于旋转轴线。极芯也可以被这样设置，使得一个极芯的至少一部分基本上垂直于轴的转动轴线。线圈或绕组可以被绕在基本上垂直于旋转轴线的极芯的部分上，但是线圈也可以被绕在极芯的另一部分上，所述另一部分具有不同的方向。因而，一个或几个绕组或线圈可以具有基本上垂直于旋转轴线的轴线。转子可以被这样设置，使得至少转子的一部分基本上垂直于旋转轴线。转子最好是圆形的。当设置用于产生磁场和极芯的磁体或装置时，最好是它们被这样设置，使得磁路包括通过两个极芯的磁通路径。不过，本专利技术还包括这样的实施例，其中磁路包括通过极芯和旋转轴线的磁路。其中，可以使用两个转子。所述转子被基本上对着所述的轴设置。按照本专利技术，在转子和定子之间形成有气隙，其中极芯是定子或转子的一部分。其中，优选的是，一个单独的极芯或极柱只具有一个相应的气隙。最好是，对于每个单独的极芯，只具有一个在定子和转子之间的气隙，因而，对于包括两个并且只包括两个极芯的磁路，所述磁路将包括两个并且只包括两个气隙。对于具有一个转子的本专利技术的实施例，最好是定子还包括和极柱或极芯相连的导磁的端板。其中，所述端板应当基本上和转子平行并相对。当设置用于产生磁场或磁板的磁体或装置时，它们可以被这样设置，使得极芯的数量等于用于产生磁场的磁体或装置的数量。应当理解，本专利技术包括许多具有不同结构的用于产生磁场的磁体或装置的实施例。因而，它们可以沿径向并且等距离地位于转子中。它们也可以位于转子在面向极芯的端部的一侧。此外，它们可以位于转子的外周边上。最好是按照本专利技术的电机还包括极靴。它们最好是被设置在用于产生磁场的磁体或装置之间。应当理解，用于产生磁场的磁体或装置可以被这样设置，使得磁通集中在气隙中。因而，按照本专利技术的第二方面，提供一种电机，所述电机包括被固定在具有旋旋转轴的轴上的转子，用于产生磁场的一个或几个磁体或装置，定子，在所述转子和所述定子之间具有气隙，以及一个或几个电流绕组或线圈。其中，用于产生磁场的磁体或装置被这样设置，使得基本上呈V，U，或L形，借以在气隙中集中磁通。最好是，线圈或绕组被绕在极柱或极芯上或者包围着极柱或极芯，使得用于产生磁场的磁体或装置的V，U或L形的结构也可以用于本专利技术的第一方面的任何实施例。借助于使用于产生磁场的磁体或装置成对地设置可以获得V或L形。应当理解，当把用于产生磁场的磁体或装置设置成V形时，用于产生磁场的磁体或装置可以被大致设置成两个或多个V形。对于本专利技术的具有被设置在转子中的极芯的实施例，最好是极芯被这样设置在转子中，使得对于一个极芯，所述极芯的至少一部分基本上垂直于旋转轴线。不过，极芯或者极芯的一部分也可以被设置成和旋转轴线成一定角度，所述角度小于90度。当极芯被设置在转子中时，用于产生磁场的磁体或装置可以位于面向极芯端部的定子中。用于产生磁场的磁体或装置可以被设置在定子中，被制成V，U或L形，以便集中磁通。在本专利技术的一个实施例中，其中所述电机包括多个要被磁化的磁体或装置，最好是所述多个磁体或装置被成对地设置，使同极性的磁极彼此面对。应当理解，按照本专利技术，用于产生磁场的磁体或装置可以是永久磁体或电磁体。当生产上述的电机的绕组或线圈时，最好使用扁的集中线圈。当生产所述极芯时，最好所述极芯由导磁材料制造，所述导磁材料最好是磁场定向的软磁叠层。按照本专利技术的实施例的电机最好被制成同步单相电机。所述电机可以是发电机的形式，其在轴上接收机械力/功率以通过绕组产生电能，或者是电动机的形式，其通过绕组从电源接收电能以通过轴产生机械力/功率。应当理解，按照本专利技术的实施例的发电机可以很好地适用于风轮机。本专利技术的另一个目的在于提供一种电机或发电机/电动机，其可以提供多相输出而不用加大发电机的直径。所述的多相电机可以通过串联设置相应数量的上述任何实施例的单相电机来实现。按照本专利技术的优选实施例，其中极芯或极柱被设置在定子中，极芯或极柱由基本上呈U形的元件构成。其中，基本上呈U形的元件被设置定子中，使得一个极芯或极柱由两个U形元件的两个相邻的柱构成。当设计具有本专利技术电机的极柱的定子时，最好是极柱被这样设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机，包括：被固定在具有旋转轴线的轴上的转子，用于产生磁场的一个或几个磁体或装置，定子，在所述转子和所述定子之间具有气隙，以及一个或几个被绕在极柱或极芯上的电流绕组或线圈，所述极柱或极芯提供一个或几个磁通路径的一部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：基姆达姆拉尔森，比德拉斯姆森，乌非达姆拉尔森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]