电机制造技术

一些实施例提供一种电机，其承载具有不同极对数的第一和第二多个永久磁铁、使所述多个永久磁铁之间能够磁性相互作用的多个极靴以及与所述第一多个永久磁铁的第一／基本谐波耦合以使得能够进行机电能量转换的绕组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机。
技术介绍
广泛地使用机械齿轮箱来使原动机(prime-mover)的工作速度与它们的负载要求匹配，以便增加，诸如例如，风力发电机的旋转速度，或减小，诸如例如，电气船舶推进装置的旋转速度。使用高速电机连同机械齿轮箱来得到必需的速度和转矩特性通常是更节省成本和重量的。然而，尽管这种高速电机连同机械齿轮箱允许实现高的系统转矩密度，但是这种机械齿轮箱通常需要润滑和冷却。此外，可靠性也是一个重大的问题。结果，在不能够使用机械齿轮箱的一些应用中就使用直接驱动式电机。存在多种直接驱动式电机布局。一种如此的布局是已知能提供最高转矩/力密度的永久磁铁旋转/线性单极(横向磁场)电机(TFM)。旋转横向磁场电机(TFM)具有范围为40-60kNm/m3的转矩密度。然而，单极电机具有大约为O. 3-0. 45的较差的固有功率因数，这使它们不适宜用来发电。此外，对于马达应用，它们需要明显更高的转换器伏安额定值。本专利技术的实施例的目的在于至少减轻以上现有技术问题中的一个或更多个问题。
技术实现思路
因此,本专利技术的一些实施例的第一方面提供一种电机，该电机包括内可移动兀件以及外可移动元件，所述内可移动元件与外可移动元件布置成经由与所述内可移动元件相关联的多个永久磁铁按磁性啮合方式相互作用；以及相对于至少所述内可移动元件向外设置的绕组，其布置成与所述内可移动元件相关联的所述多个永久磁铁的所述磁场的所述基本谐波相互磁性作用。本专利技术的一些实施例的第二方面提供一种电机，该电机包括第一可移动兀件以及第二可移动元件，所述第一可移动元件以及第二可移动元件设置成经由所述第一和第二多个永久磁铁的异步谐波以磁性齿轮的方式相互作用；以及布置成与所述第一可移动元件相关联的所述第一多个永久磁铁的所述磁场的所述基本谐波相互磁性作用的绕组。本专利技术的一些实施例的第三方面提供一种操作电机的方法，包括下列步骤通过调制与所述第一可移动元件相关联的磁场来产生所述电机的第一和第二可移动元件之间的磁性激发啮合相互作用；以及使布置成以与所述第一可移动元件相关联的所述磁场相互作用的绕组通电。本专利技术的一些实施例的第四方面提供一种电机，该电机包括以磁性哨合方式相互作用的第一和第二可移动元件；以及布置成与所述第一可移动元件相关联的所述第一多个永久磁铁的磁场的第一/基本谐波相互作用的绕组。有利地，根据本专利技术的一些实施例的电气机器或电机具有远远大于传统高性能旋转/线性电机的高转矩和/或力密度，，并且至少与单极机或横向磁场电机一样高。然而，不像单极机或TFM那样，本专利技术的一些实施例具有相对高的功率因数。一些实施例具有O. 9或更高的功率因数。附图说明现在将参考附图仅作为例子来描述本专利技术的一些实施例，在附图中图1示意性地描绘已知的旋转磁性齿轮；图2示出与图1的组件相关联的磁谐波；图3示意性地示出包括与磁性齿轮组合的发电机的现有技术组件；图4示意性地描绘根据一个实施例的组合的电机和磁性齿轮；图5描绘根据一个优选实施例的组合的电机和磁性齿轮；图6示出图5的电机的轴向截面图；图7示出与图5和图6的组合的电机和磁性齿轮相关联的磁谐波；图8示出根据再又一个实施例的电机；图9示出与图8的组合的电机和磁性齿轮相关联的磁谐波；图10是磁性齿轮的示意图；图11示出由在低速转子相邻的气隙中的高速永磁转子引起的径向磁通密度的的变化；图12示出了由在低速转子相邻的气隙中的高速永磁转子引起的径向磁通密度的空间谐波谱；图13示出了由在高速转子相邻的气隙中的低速永磁转子引起的空间谐波谱；图14示出了由在高速转子相邻的气隙中的低速永久磁铁转子引起的径向磁通密度的空间谐波谱；图15示出了高速转子相邻的气隙中合成的磁通密度的径向分量的变化；图16示出了低速转子相邻的气隙中合成的磁通密度的径向分量的变化；图17示出了低速和高速转子上最大转矩的变化；图18示出了对于不同的电机转矩密度(磁性齿轮转矩密度是100kNm/m3)，系统转矩密度随齿轮比的变化；图19示出了典型的传统外磁性齿轮的示意图；图20示出了提出的磁性齿轮布局；图21示出了磁性齿轮示意22示出了 对于a.在与低速转子相邻的气隙中的、b.在与高速转子相邻的气隙中的5. 5 I的磁性齿轮，由高速转子永久磁铁引起的径向磁通密度波形，以及它们的空间谐波谱；图23示出了 对于a.在与低速转子相邻的气隙中的、b.在与高速转子相邻的气隙中的5. 75 I的磁性齿轮，由高速转子永久磁铁引起的径向磁通密度波形，以及它们的空间谐波谱；图24示出了 对于a.在与低速转子相邻的气隙中的、b.在与高速转子相邻的气隙中的11 I的磁性齿轮，由高速转子永久磁铁引起的径向磁通密度波形，以及它们的空间谐波谱；图25示出了 对于a.在与高速转子相邻的气隙中的、b.在与低速转子相邻的气隙中的5. 5 I的磁性齿轮，由低速转子永久磁铁引起的径向磁通密度波形，以及它们的空间谐波谱；以及图26示出了 对于a.在与高速转子相邻的气隙中的、b.在与低速转子相邻的气隙中的5. 75 I的磁性齿轮，由低速转子永久磁铁引起的径向磁通密度波形，以及它们的空间谐波谱。图27示出了 对于a.在与高速转子相邻的气隙中的、b.在与低速转子相邻的气隙中的11 I的磁性齿轮，由低速转子永久磁铁引起的径向磁通密度波形，以及它们的空间谐波谱； 图28示出了对于5. 5 I的磁性齿轮，低速转子上最大转矩随极靴径向厚度的变化；图29示出了对于5.75 :1的磁性齿轮，低速转子上最大转矩随极靴径向厚度的变化；图30示出了对于11 I的磁性齿轮，低速转子上最大转矩随极靴径向厚度的变化；图31示出了传输转矩随高速转子的角度位置的变化；图32示出了传输转矩随高速转子的角度位置的变化；图33对于高速转子上奇数数量的极-对，齿槽转矩因子随齿轮比的变化；图34对于高速转子上偶数数量的极-对，齿槽转矩因子随齿轮比的变化，其中实心符号表示图20中的5. 5 1,5. 75 I和11 I的齿轮设计。图35示出了静止叠层极靴和组装的磁性齿轮样机的制造，其中a步骤1:对带有关于极靴的桥的叠层进行放电加工；b步骤2 :目的设计模型，使叠层堆叠中的槽填充高性能环氧树脂和用来提供适当轴向刚性的不锈钢钳杆；c步骤3 :接着，加工而除去极靴之间的桥；d步骤4 :加入玻璃纤维带以得到适当的径向刚性^在测试台上组装磁性齿轮样机；图36示出了对于不同的高速转子速度，磁性齿轮样机的效率随低速转子上传输转矩的变化；以及图37示出了对于不同的电机转矩密度，系统转矩密度随齿轮比的变化。具体实施例方式图1示出旋转磁性齿轮100，该旋转磁性齿轮100包括第一或内转子102、第二或外转子104以及另外已知为干扰或干扰装置的许多极靴106。第一转子102包括支撑108，支撑108承载相应的第一数量的永久磁铁110。在所示的磁性齿轮中，第一转子102包括被布置成产生空间变化磁场的8个永久磁铁或4个极对。第二转子104包括支撑112，支撑112承载相应的第二数量的永久磁铁114。所示的第二转子104包括被布置成产生空间变化磁场的46个永久磁铁或23个极对。永久磁铁的第一和第二数量是不同的。因此，在永久磁铁112和114之间会存在小的或无用的磁场耦合或相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过操作电机（500）来发电的方法，该方法通过调制与所述电机（500）的第一可移动元件（502）相关联的磁场来在所述电机（500）的所述第一可移动元件（502）与第二可移动元件（506）之间产生磁性激发啮合相互作用，并且使绕组（514a,b）布置成与和所述第一可移动元件（502）相关联的磁场相互作用,所述方法进一步包括移动所述第二可移动元件（506）以通过磁性啮合作用引发所述第一可移动元件（502）的移动，从而导致与所述第一可移动元件（502）相关联的磁场的第一谐波或基本谐波和所述绕组（514a,b）之间的磁性相互作用，进而在所述绕组（514a,b）中引发电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：凯斯·阿塔拉，吉安·杰夫·雷恩斯，
申请(专利权)人：马格诺麦克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：