用作马达或发电机的设备(200)包括：第一部分(210)；可相对于所述第一部分(210)移动并且与所述第一部分(210)间隔开空气间隙(260)的第二部分(230)；以及设置在所述第一部分(210)上的多个间隔开的可激活磁体元件(220)，每个可激活磁体元件(220)可在通过对其施加电流而激活时进行操作以穿过所述空气间隙(260)朝向所述第二部分(230)指引磁场；其中每个可激活磁体元件(220)包括：限定面向空气间隙的表面(223A、223B)的极片(222)，所述极片(222)包括：第一臂(224A)；第二臂(224B)；以及定位在所述第一和第二臂(224A、224B)之间的线圈绕组段(224C)；设置在所述极片的所述第一和第二臂(224A、224B)之间的永磁体装置(225)；以及缠绕所述极片的所述线圈绕组段(224C)的导电线圈(226)，其中所述导电线圈(226)可操作以生成磁通量，所述磁通量被定向为与所述永磁体装置(225)的所述磁通量相反；其特征在于，所述极片(222)还包括与所述线圈绕组段(224C)平行延伸的平行通量路径段(224D)，其可操作以允许源于所述永磁体装置(225)的磁通量平行于所述线圈绕组段(224C)流动。绕组段(224C)流动。绕组段(224C)流动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】马达/发电机
[0001]本专利技术涉及用作马达或发电机的设备，特别地但不排外地涉及高功率密度马达/发电机。
技术介绍
[0002]在本领域中众所周知的是提供永磁体马达/发电机机器，其中永磁体装配至转子，并且机器的永磁体磁路与设置在定子上的可激活电磁体磁路成磁串联设置。然而，替代的方法是避免使用在转子上的永磁体，而是依赖感应通过铁磁转子的磁通量流动。这种类型的马达通常被称为磁阻马达，这是因为当转子移动以试图使转子和定子之间的磁阻最小化时通过磁阻生成转矩。
[0003]图1A和图1B示出了基于本领域已知概念的磁阻马达/发电机100的示例，其包括：定子110和转子130，转子130可相对于定子110在方向“D”上移动并且与其间隔开活动空气间隙160。定子110包括多个可激活磁体元件120并且转子130包括多个磁通量引导元件140(为简单起见，仅示出了单个可激活磁体元件和单个磁通量引导元件)。每个可激活磁体元件120可在通过对其施加电流而激活时进行操作以穿过空气间隙160将磁场指引至相对的磁通量引导元件140。
[0004]每个可激活磁体元件120包括：高磁导率极片122，其限定一对面向空气间隙的表面123A、123B，极片122包括：第一臂124A；第二臂124B；以及线圈绕组段124C，其定位在第一和第二臂124A、124B之间；永磁体125(在这种情况下为单个永磁体)，其设置在第一和第二臂124A、124B之间并且与线圈绕组段124C磁性平行；以及导电线圈126，其缠绕极片122的线圈绕组段124C，其中导电线圈126可操作以生成磁通量，其被定向为与永磁体125的磁通量相反。
[0005]如图1A所示，在非活动操作模式中，导电线圈126断电，并且源于永磁体125的磁通量(F
PM
)将优先地在逆时针方向上流过第一臂124A和线圈绕组段124C，而不是穿过空气间隙160，这是因为路径通过极片122的磁阻低于路径穿过空气间隙160的磁阻。
[0006]如图1B所示，在活动操作模式中，导电线圈126通电以生成磁通量(F
c
)以与永磁体125的磁通量(F
PM
)相反。当磁动势(mmf)增加时，源于永磁体125的磁通量的流动将反向进行，并且源于导电线圈126和源于永磁体125的磁通量将在顺时针方向上组合，并且优先地沿着第一臂124A和穿过空气间隙160流动，这是因为穿过空气间隙160的永磁体125的磁阻现在低于通过存在有相反的线圈通量的极片122的路径的磁阻。穿过空气间隙160的这种磁通量流过磁通量引导元件140并且返回穿过空气间隙且沿着第二臂124B，以完成磁路。如果可激活磁体元件120和磁通量引导元件140最初偏移，则磁通量引导元件140将尝试与可激活磁体元件120对齐，以便使导致在转子130和定子110之间的相对运动的系统的磁阻最小化。运动可以通过选择性地停用可激活磁体元件120和激活与下一个磁通量引导元件偏移的下一个可激活磁体元件来继续。
技术实现思路
[0007]本申请人已经确定了一种改进的马达/发电机设计，其提供了比现有技术增强的性能。
[0008]根据本专利技术，提供了用作马达或发电机的设备，其包括：第一部分；可相对于第一部分移动并且与第一部分间隔开空气间隙的第二部分；以及设置在第一部分上的多个间隔开的可激活磁体元件，每个可激活磁体元件可在通过对其施加电流而激活时进行操作以穿过空气间隙朝向第二部分(例如，其局部区域)指引磁场；其中每个可激活磁体元件包括：限定面向空气间隙的表面的极片，极片包括：第一臂；第二臂；以及定位在第一和第二臂之间的线圈绕组段；设置在极片的第一和第二臂之间的永磁体装置；以及缠绕极片的线圈绕组段的导电线圈，其中导电线圈可操作以生成磁通量，磁通量被定向为与永磁体装置的磁通量相反。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，设备的特征在于极片还包括与线圈绕组段平行(磁性平行)延伸的平行通量路径段，其可操作以允许源于永磁体装置的磁通量平行于(例如，局部平行于)线圈绕组段流动。
[0010]以这种方式，提供了一种磁阻马达/发电机设备，其中永磁体的磁通量可以使用导电线圈穿过空气间隙而选择性地接通和断开，该导电线圈具有比在如果线圈绕组段的横截面的尺寸被设置为接受源于永磁体的全部磁通量的情况下所必需的减小的均值匝长。有利地，使用减小的均值匝长线圈提供了通过线圈的热损失的减少，其中线圈的质量和体积相应减少，以及用于设备的热损失处理要求降低。此外，由导电线圈生成的磁通量局部地施加至可激活磁体元件并且经由平行通量路径段循环回线圈，从而避免需要将电磁生成的通量穿过任何空间间隙或在相邻的可激活磁体元件之间进行传输。此外，本专利技术还受益于在导电线圈断电的同时不存在任何磁体或齿槽转矩
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因此，与传统磁机不同，本专利技术的设备在断电运行时生成最小的旋转/高压阻力。设备可以用于能量在电能和动能之间转换且反之亦然的任何应用中，包括用作马达、发电机或传感器/检测器换能器。
[0011]在非活动操作模式中，导电线圈断电，并且源于永磁体装置的磁通量将优先平行地流过线圈绕组段和平行通量路径段，而不是穿过空气间隙。
[0012]在活动操作模式中，导电线圈通电，以生成磁通量(例如，经由平行通量路径循环)以与永磁体装置的磁通量相反，并且源于永磁体装置的磁通量将优先流动穿过空间间隙。
[0013]通常，极片由高磁导率(相对于空气)/“软磁”材料(例如，非永久可磁化/导磁材料，诸如，铁磁材料)形成。通常，高磁导率材料的区域将具有比空气的磁导率大至少100倍(例如，大至少500倍，例如，大至少1000倍)的磁导率。
[0014]通常，线圈绕组段和平行通量路径段旨在提供最小磁阻。理想地，线圈绕组段和平行通量路径两者因此基本上没有永磁体(即，永磁体装置的任何部分都没有延伸至这些段中的任一个中)。永磁体的存在(即使非常小)只会增加需要由线圈绕组和平行通量路径段处理的磁通量，并且因此不合意地增加线圈功率要求。
[0015]通常，线圈绕组段和平行通量路径段中的每一个在第一和第二臂之间延伸(例如，完全延伸)(即，线圈绕组段和平行通量路径段平行地设置在第一和第二臂之间)。
[0016]在一个实施例中，永磁体装置与线圈绕组段平行地(磁性平行地)设置。
[0017]在一个实施例中，线圈绕组段定位在永磁体装置和平行通量路径段之间。在另一
个实施例中，平行通量路径段定位在永磁体装置和线圈绕组段之间。
[0018]在一个实施例中，平行通量路径段包括另外的线圈绕组段，并且可激活磁体元件还包括缠绕另外的线圈绕组段的另外的导电线圈。
[0019]在一个实施例中，另外的导电线圈可操作以在与由第一限定的导电线圈生成的磁通量相同的流动方向上生成磁通量(使得从第一限定的导电线圈和另外的导电线圈流动的通量将相加性地组合)。以这种方式，在第一限定的和另外的导电线圈之间共享功率处理，并且可以减小第一限定的导电线圈的尺寸。在该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用作马达或发电机的设备，其包括：第一部分；可相对于所述第一部分移动并且与所述第一部分间隔开空气间隙的第二部分；以及设置在所述第一部分上的多个间隔开的可激活磁体元件，每个可激活磁体元件可在通过对其施加电流而激活时进行操作以穿过所述空气间隙朝向所述第二部分指引磁场；其中每个可激活磁体元件包括：限定面向空气间隙的表面的极片，所述极片包括：第一臂；第二臂；以及定位在所述第一臂和所述第二臂之间的线圈绕组段；设置在所述极片的所述第一臂和所述第二臂之间的永磁体装置；以及缠绕所述极片的所述线圈绕组段的导电线圈，其中所述导电线圈可操作以生成磁通量，所述磁通量被定向为与所述永磁体装置的所述磁通量相反；其特征在于，所述极片还包括与所述线圈绕组段平行延伸的平行通量路径段，其可操作以允许源于所述永磁体装置的磁通量平行于所述线圈绕组段流动。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述线圈绕组段定位在所述永磁体装置和所述平行通量路径段之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，所述平行通量路径段包括另外的线圈绕组段，并且所述可激活磁体元件还包括缠绕所述另外的线圈绕组段的另外的导电线圈。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述极片具有通量流动限制区域，其可操作以控制从所述永磁体到所述线圈绕组段/平行通量路径段的所述磁通量的流动。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述极片包括至少一个磁导率降低的区域，所述磁导率降低的区域具有相对于所述极片的平均磁导率大幅降低的磁导率，其中所述至少一个磁导率降低的区域定位成使得从所述永磁体装置流动至所述线圈绕组段的磁通量流过所述至少一个磁导率降低的区域。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述磁导率降低的区域被构造成接收从所述永磁体装置流动至所述线圈段的基本上全部的磁通量流。7.根据权利要求5或权利要求6所述的设备，其中，所述磁导率降低的区域是电绝缘的。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中：所述第一臂限定第一面向空气间隙的表面；所述第二臂限定第二面向空气间隙的表面；以及所述永磁体装置限定第三面向空气间隙的表面。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述空气间隙是单个空气间隙，并且所述第一臂和所述第二臂分别限定第一和第二磁通量路径，其各自从所述线圈绕组段朝向所述单个空...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：德雷加勒拉控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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