電機制造技術

一些實施例提供一種電機，其承載具有不同極對數的第一和第二多個永久磁鐵、使所述多個永久磁鐵之間能夠磁性相互作用的多個極靴以及與所述第一多個永久磁鐵的第一／基本諧波耦合以使得能夠進行機電能量轉換的繞組。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電機。
技術介紹
廣泛地使用機械齒輪箱來使原動機(prime-mover)的工作速度與它們的負載要求匹配，以便增加，諸如例如，風力發電機的旋轉速度，或減小，諸如例如，電氣船舶推進裝置的旋轉速度。使用高速電機連同機械齒輪箱來得到必需的速度和轉矩特性通常是更節省成本和重量的。然而，盡管這種高速電機連同機械齒輪箱允許實現高的系統轉矩密度，但是這種機械齒輪箱通常需要潤滑和冷卻。此外，可靠性也是一個重大的問題。結果，在不能夠使用機械齒輪箱的一些應用中就使用直接驅動式電機。存在多種直接驅動式電機布局。一種如此的布局是已知能提供最高轉矩/力密度的永久磁鐵旋轉/線性單極(橫向磁場)電機(TFM)。旋轉橫向磁場電機(TFM)具有范圍為40-60kNm/m3的轉矩密度。然而，單極電機具有大約為O. 3-0. 45的較差的固有功率因數，這使它們不適宜用來發電。此外，對于馬達應用，它們需要明顯更高的轉換器伏安額定值。本專利技術的實施例的目的在于至少減輕以上現有技術問題中的一個或更多個問題。
技術實現思路
因此,本專利技術的一些實施例的第一方面提供一種電機，該電機包括內可移動兀件以及外可移動元件，所述內可移動元件與外可移動元件布置成經由與所述內可移動元件相關聯的多個永久磁鐵按磁性嚙合方式相互作用；以及相對于至少所述內可移動元件向外設置的繞組，其布置成與所述內可移動元件相關聯的所述多個永久磁鐵的所述磁場的所述基本諧波相互磁性作用。本專利技術的一些實施例的第二方面提供一種電機，該電機包括第一可移動兀件以及第二可移動元件，所述第一可移動元件以及第二可移動元件設置成經由所述第一和第二多個永久磁鐵的異步諧波以磁性齒輪的方式相互作用；以及布置成與所述第一可移動元件相關聯的所述第一多個永久磁鐵的所述磁場的所述基本諧波相互磁性作用的繞組。本專利技術的一些實施例的第三方面提供一種操作電機的方法，包括下列步驟通過調制與所述第一可移動元件相關聯的磁場來產生所述電機的第一和第二可移動元件之間的磁性激發嚙合相互作用；以及使布置成以與所述第一可移動元件相關聯的所述磁場相互作用的繞組通電。本專利技術的一些實施例的第四方面提供一種電機，該電機包括以磁性哨合方式相互作用的第一和第二可移動元件；以及布置成與所述第一可移動元件相關聯的所述第一多個永久磁鐵的磁場的第一/基本諧波相互作用的繞組。有利地，根據本專利技術的一些實施例的電氣機器或電機具有遠遠大于傳統高性能旋轉/線性電機的高轉矩和/或力密度，，并且至少與單極機或橫向磁場電機一樣高。然而，不像單極機或TFM那樣，本專利技術的一些實施例具有相對高的功率因數。一些實施例具有O. 9或更高的功率因數。附圖說明現在將參考附圖僅作為例子來描述本專利技術的一些實施例，在附圖中圖1示意性地描繪已知的旋轉磁性齒輪；圖2示出與圖1的組件相關聯的磁諧波；圖3示意性地示出包括與磁性齒輪組合的發電機的現有技術組件；圖4示意性地描繪根據一個實施例的組合的電機和磁性齒輪；圖5描繪根據一個優選實施例的組合的電機和磁性齒輪；圖6示出圖5的電機的軸向截面圖；圖7示出與圖5和圖6的組合的電機和磁性齒輪相關聯的磁諧波；圖8示出根據再又一個實施例的電機；圖9示出與圖8的組合的電機和磁性齒輪相關聯的磁諧波；圖10是磁性齒輪的示意圖；圖11示出由在低速轉子相鄰的氣隙中的高速永磁轉子引起的徑向磁通密度的的變化；圖12示出了由在低速轉子相鄰的氣隙中的高速永磁轉子引起的徑向磁通密度的空間諧波譜；圖13示出了由在高速轉子相鄰的氣隙中的低速永磁轉子引起的空間諧波譜；圖14示出了由在高速轉子相鄰的氣隙中的低速永久磁鐵轉子引起的徑向磁通密度的空間諧波譜；圖15示出了高速轉子相鄰的氣隙中合成的磁通密度的徑向分量的變化；圖16示出了低速轉子相鄰的氣隙中合成的磁通密度的徑向分量的變化；圖17示出了低速和高速轉子上最大轉矩的變化；圖18示出了對于不同的電機轉矩密度(磁性齒輪轉矩密度是100kNm/m3)，系統轉矩密度隨齒輪比的變化；圖19示出了典型的傳統外磁性齒輪的示意圖；圖20示出了提出的磁性齒輪布局；圖21示出了磁性齒輪示意22示出了 對于a.在與低速轉子相鄰的氣隙中的、b.在與高速轉子相鄰的氣隙中的5. 5 I的磁性齒輪，由高速轉子永久磁鐵引起的徑向磁通密度波形，以及它們的空間諧波譜；圖23示出了 對于a.在與低速轉子相鄰的氣隙中的、b.在與高速轉子相鄰的氣隙中的5. 75 I的磁性齒輪，由高速轉子永久磁鐵引起的徑向磁通密度波形，以及它們的空間諧波譜；圖24示出了 對于a.在與低速轉子相鄰的氣隙中的、b.在與高速轉子相鄰的氣隙中的11 I的磁性齒輪，由高速轉子永久磁鐵引起的徑向磁通密度波形，以及它們的空間諧波譜；圖25示出了 對于a.在與高速轉子相鄰的氣隙中的、b.在與低速轉子相鄰的氣隙中的5. 5 I的磁性齒輪，由低速轉子永久磁鐵引起的徑向磁通密度波形，以及它們的空間諧波譜；以及圖26示出了 對于a.在與高速轉子相鄰的氣隙中的、b.在與低速轉子相鄰的氣隙中的5. 75 I的磁性齒輪，由低速轉子永久磁鐵引起的徑向磁通密度波形，以及它們的空間諧波譜。圖27示出了 對于a.在與高速轉子相鄰的氣隙中的、b.在與低速轉子相鄰的氣隙中的11 I的磁性齒輪，由低速轉子永久磁鐵引起的徑向磁通密度波形，以及它們的空間諧波譜； 圖28示出了對于5. 5 I的磁性齒輪，低速轉子上最大轉矩隨極靴徑向厚度的變化；圖29示出了對于5.75 :1的磁性齒輪，低速轉子上最大轉矩隨極靴徑向厚度的變化；圖30示出了對于11 I的磁性齒輪，低速轉子上最大轉矩隨極靴徑向厚度的變化；圖31示出了傳輸轉矩隨高速轉子的角度位置的變化；圖32示出了傳輸轉矩隨高速轉子的角度位置的變化；圖33對于高速轉子上奇數數量的極-對，齒槽轉矩因子隨齒輪比的變化；圖34對于高速轉子上偶數數量的極-對，齒槽轉矩因子隨齒輪比的變化，其中實心符號表示圖20中的5. 5 1,5. 75 I和11 I的齒輪設計。圖35示出了靜止疊層極靴和組裝的磁性齒輪樣機的制造，其中a步驟1:對帶有關于極靴的橋的疊層進行放電加工；b步驟2 :目的設計模型，使疊層堆疊中的槽填充高性能環氧樹脂和用來提供適當軸向剛性的不銹鋼鉗桿；c步驟3 :接著，加工而除去極靴之間的橋；d步驟4 :加入玻璃纖維帶以得到適當的徑向剛性^在測試臺上組裝磁性齒輪樣機；圖36示出了對于不同的高速轉子速度，磁性齒輪樣機的效率隨低速轉子上傳輸轉矩的變化；以及圖37示出了對于不同的電機轉矩密度，系統轉矩密度隨齒輪比的變化。具體實施例方式圖1示出旋轉磁性齒輪100，該旋轉磁性齒輪100包括第一或內轉子102、第二或外轉子104以及另外已知為干擾或干擾裝置的許多極靴106。第一轉子102包括支撐108，支撐108承載相應的第一數量的永久磁鐵110。在所示的磁性齒輪中，第一轉子102包括被布置成產生空間變化磁場的8個永久磁鐵或4個極對。第二轉子104包括支撐112，支撐112承載相應的第二數量的永久磁鐵114。所示的第二轉子104包括被布置成產生空間變化磁場的46個永久磁鐵或23個極對。永久磁鐵的第一和第二數量是不同的。因此，在永久磁鐵112和114之間會存在小的或無用的磁場耦合或相互本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通過操作電機（500）來發電的方法，該方法通過調制與所述電機（500）的第一可移動元件（502）相關聯的磁場來在所述電機（500）的所述第一可移動元件（502）與第二可移動元件（506）之間產生磁性激發嚙合相互作用，并且使繞組（514a,b）布置成與和所述第一可移動元件（502）相關聯的磁場相互作用,所述方法進一步包括移動所述第二可移動元件（506）以通過磁性嚙合作用引發所述第一可移動元件（502）的移動，從而導致與所述第一可移動元件（502）相關聯的磁場的第一諧波或基本諧波和所述繞組（514a,b）之間的磁性相互作用，進而在所述繞組（514a,b）中引發電壓。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：凱斯·阿塔拉，吉安·杰夫·雷恩斯，
申請(專利權)人：馬格諾麥克斯有限公司，
類型：發明
國別省市：