專利名稱：電機(jī)，特別是發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)，特別是一種應(yīng)用于風(fēng)力設(shè)備的發(fā)電機(jī)。所述電機(jī) 具有初級(jí)部分和次級(jí)部分，其中，初級(jí)部分和次級(jí)部分均具有圓形輪廓。所 述應(yīng)用于風(fēng)力設(shè)備的發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電中用作機(jī) 械/電能轉(zhuǎn)換器。這類發(fā)電機(jī)通常安裝在高處。此外，所述風(fēng)力設(shè)備可在陸地、 海岸及海上使用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有兩個(gè)既可安裝在一起又可分開安裝的大型組件。 這兩個(gè)組件就是定子和轉(zhuǎn)子。其基本形狀均為圓柱形。其中，根據(jù)已知和/ 或預(yù)期的風(fēng)況以及根據(jù)預(yù)期功率將風(fēng)力發(fā)電機(jī)(簡稱為"發(fā)電機(jī)")設(shè)計(jì)成 機(jī)組。這個(gè)機(jī)組的體積和重量都極大。其安裝、維護(hù)和修理均須使用笨重且 昂貴的設(shè)備，例如重型運(yùn)輸直升機(jī)或起重機(jī)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電機(jī)，這種電機(jī)不但結(jié)構(gòu)緊湊，還可被靈活地 應(yīng)用。所述應(yīng)用特別是指所述電機(jī)在風(fēng)力設(shè)備中用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這個(gè)目的通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的電機(jī)、 一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一種根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的風(fēng)力設(shè)備而達(dá)成。 所述電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力設(shè)備的其他有利建構(gòu)方案可從從屬權(quán)利要求2至12和14至17所述的特征中獲得。
構(gòu)為所述電機(jī)具有圓盤形初級(jí)部分和圓盤形次級(jí)部分以形成圓盤形氣隙， 或者所述電機(jī)具有圓柱形初級(jí)部分和圓柱形次級(jí)部分以形成圓柱形氣隙，其 中，還使用可用于直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分來建構(gòu)圓柱形初級(jí)部分。如果所述 電機(jī)具有圓盤形初級(jí)部分和圓盤形次級(jí)部分，可以將圓盤形初級(jí)部分和圓盤 形次級(jí)部分相對(duì)布置，使得初級(jí)部分和次級(jí)部分之間產(chǎn)生圓盤形氣隙。電機(jī) 的圓盤形結(jié)構(gòu)與電機(jī)的圓柱形結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別在于，盡管電機(jī)仍可進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，但磁場通過氣隙平行于電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸定向，而非沿徑向朝旋轉(zhuǎn)軸定向。 采用這種建構(gòu)方式的圓盤形電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)強(qiáng)制在圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的直線 電動(dòng)機(jī)。所述電機(jī)的類型特別為同步電機(jī)。同步電機(jī)既可自勵(lì)，也可他勵(lì)。發(fā)電 機(jī)通常為同步電機(jī)。根據(jù)一種建構(gòu)方案a) 所述電機(jī)的初級(jí)部分具有復(fù)數(shù)個(gè)初級(jí)部分區(qū)段，和/或b) 所述電機(jī)的次級(jí)部分具有復(fù)數(shù)個(gè)次級(jí)部分區(qū)段，其中，特別是初級(jí)部分區(qū)段具有繞組，特別是還使用可用于直線電動(dòng)機(jī) 的初級(jí)部分來建構(gòu)圓盤形初級(jí)部分。也就是說，初級(jí)部分具有可通過電流的繞組，其中，這些繞組有利地布 置在初級(jí)部分的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，這個(gè)區(qū)域就圓盤形而言構(gòu)成所述圓盤的外側(cè)區(qū) 域。借此可獲得較大的力矩。構(gòu)成次級(jí)部分的組件同樣如此。例如，次級(jí)部 分具有復(fù)數(shù)個(gè)永磁體，這些永磁體布置在次級(jí)部分上，與初級(jí)部分的繞組位 于相同的徑向區(qū)域內(nèi)。如果次級(jí)部分不具有永磁體，而只具有用于導(dǎo)引磁場 的構(gòu)件，且該構(gòu)件具有齒狀結(jié)構(gòu)，則這個(gè)齒狀結(jié)構(gòu)也布置在次級(jí)部分上，且 其布置方式使得所述齒狀結(jié)構(gòu)與初級(jí)部分用于產(chǎn)生電磁場的部分相對(duì)。通過圓盤形建構(gòu)方式可實(shí)現(xiàn)特別緊湊的結(jié)構(gòu)。此外，通過使用適用于直 線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分，可靈活建構(gòu)所述電機(jī)。這一點(diǎn)之所以能實(shí)現(xiàn)的原因主 要在于，直線電動(dòng)機(jī)的這種初級(jí)部分可進(jìn)行單獨(dú)安裝和單獨(dú)連接。
所述電機(jī)的圓盤形建構(gòu)方式、由此而實(shí)現(xiàn)的初級(jí)部分和次級(jí)部分的圓形 輪廓以及通過多邊形布置而實(shí)現(xiàn)的相應(yīng)的圓形區(qū)段陣列涉及的總是所述電 機(jī)的氣隙區(qū)域。具有外殼的電機(jī)就其外殼而言可具有不同的輪廓和形狀，如 圓形、矩形及其他形狀。用于構(gòu)成所述電機(jī)的初級(jí)部分的初級(jí)部分區(qū)段特別地具有其自身的電 連接件。此外，通過可解除的連接(例如螺旋連接、夾緊連接或諸如此類的 連接)可簡單實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)初級(jí)部分區(qū)段的安裝及拆卸。為此，初級(jí)部分區(qū)段 特別地具有用于穿插螺栓的孔口。根據(jù)初級(jí)部分區(qū)段的另一建構(gòu)方案，初級(jí) 部分區(qū)段具有自身的封裝材料。布置在初級(jí)部分區(qū)段疊片鐵芯中的繞組由此 而封裝。這是直線電動(dòng)機(jī)初級(jí)部分的常用處理方式。與定子和轉(zhuǎn)子各自形成一個(gè)組件的傳統(tǒng)電機(jī)不同，所述電機(jī)有利地具有 初級(jí)部分，所述初級(jí)部分由復(fù)數(shù)個(gè)直線電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組件構(gòu)成。這些直線電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組件為初級(jí)部分或次級(jí)部分的區(qū)段，可有利地沿由風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn) 的組件的任意(不是過小的)直徑進(jìn)行安裝。這個(gè)由風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的組件例 如具有葉片。次級(jí)部分例如安裝在活動(dòng)組件上，這個(gè)活動(dòng)組件就是上述可旋 轉(zhuǎn)組件。在此情況下，初級(jí)部分相應(yīng)地安裝在相對(duì)固定的組件上。因此，所述電機(jī)可有利地由復(fù)數(shù)個(gè)單獨(dú)的區(qū)段構(gòu)成。其中，所述電機(jī)的 氣隙可建構(gòu)為圓盤形或圓柱形。初級(jí)部分的區(qū)段(即初級(jí)部分區(qū)段)是所述電機(jī)的有源部件，如上文所 述，這些有源部件類似于傳統(tǒng)直線電動(dòng)機(jī)的有源部件。舉例而言，這個(gè)傳統(tǒng) 直線電動(dòng)機(jī)可建構(gòu)為平直器件或立方形器件。為提高所述電機(jī)的功率，也可采用雙梳實(shí)施方式(DoppelkammausfUhrung)。如果所述電機(jī)具有較大直徑，即〉lm或〉2m或2米以上的直徑，就可 將傳統(tǒng)的直線電動(dòng)機(jī)次級(jí)部分(平直，立方形)也應(yīng)用于具有圓柱形結(jié)構(gòu)的 電動(dòng)機(jī)，而不會(huì)產(chǎn)生過大損耗。其先決條件為，短距形成所引起的氣隙變化 不會(huì)對(duì)所述電機(jī)的功率產(chǎn)生明顯影響。
為達(dá)到優(yōu)化功率輸出的目的，根據(jù)傳統(tǒng)直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分的一種有 利改進(jìn)方案，可為初級(jí)部分區(qū)段配備彎曲形狀。所述彎曲形狀特別是涉及初 級(jí)部分區(qū)段朝向氣隙的側(cè)面。通過所述彎曲形狀可以簡單的方式實(shí)現(xiàn)所述電 機(jī)的圓柱形結(jié)構(gòu)。所述彎曲形狀的實(shí)現(xiàn)方式特別是使初級(jí)部分區(qū)段的疊片鐵 芯具有彎曲形狀。通過將復(fù)數(shù)個(gè)呈彎曲狀的初級(jí)部分區(qū)段前后相接地進(jìn)行排 列，可產(chǎn)生一個(gè)圓形。所述電機(jī)的次級(jí)部分可實(shí)施為無源部件，這個(gè)無源部件依據(jù)直徑大小和 結(jié)構(gòu)形狀(圓柱形或圓盤形)與初級(jí)部分相應(yīng)地呈彎曲狀。為提高所述電機(jī)的功率，和/或，為中和初級(jí)部分和次級(jí)部分之間向外作 用的引力，可將帶有圓盤形氣隙的電機(jī)建構(gòu)為所謂的雙梳。此外，為提高所述電機(jī)的可輸出功率，和/或，為區(qū)分"啟動(dòng)"、"快速運(yùn) 行"等功能，可用不同的初級(jí)部分區(qū)段進(jìn)行建構(gòu)，這些不同的初級(jí)部分區(qū)段 沿不同的直徑或半徑進(jìn)行安裝。由此產(chǎn)生初級(jí)部分區(qū)段及其對(duì)應(yīng)次級(jí)部分的 嵌套排列。所述電機(jī)的次級(jí)部分可建構(gòu)為一體式組件或由復(fù)數(shù)個(gè)部分構(gòu)成(即分段 式組件)。所述電機(jī)，特別是用作風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機(jī)，通過其模塊化分段式結(jié)構(gòu)不 僅可實(shí)現(xiàn)靈活且成本較低的設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)靈活且成本較低的制備、安裝及 拆卸。此外，所述電機(jī)的功率還可有利地進(jìn)行后續(xù)增大或減小。這一點(diǎn)通過 附加安裝及連接至少一個(gè)附加初級(jí)部分區(qū)段而實(shí)現(xiàn)。而減小功率的實(shí)現(xiàn)方式 是移除初級(jí)部分區(qū)段。由于每個(gè)初級(jí)部分區(qū)段均可獨(dú)立地固定在支座上，且 同時(shí)具有其自身的電連接件，因而即便在使用備件的情況下，也能實(shí)現(xiàn)簡單 且成本較低的維修。這一點(diǎn)對(duì)于風(fēng)力設(shè)備而言特別重要，因?yàn)轱L(fēng)力設(shè)備中用 作發(fā)電機(jī)的電機(jī)定位于高空，很難接近。將本發(fā)明的電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)力設(shè)備之所以有利的原因還在于下述事實(shí)。舉 例而言，如果從當(dāng)?shù)仫L(fēng)況出發(fā)期望獲得較小轉(zhuǎn)矩，就無需在整個(gè)發(fā)電機(jī)圓周 上都設(shè)置初級(jí)部分區(qū)段。極端情況下，只需在所述電機(jī)或其圓周上安裝一個(gè) 初級(jí)部分區(qū)段就可達(dá)到目的。下面對(duì)本發(fā)明的電機(jī)的不同實(shí)施方式進(jìn)行說明，其中的部分實(shí)施方式上 文己有所闡述。所述電機(jī)可建構(gòu)為，初級(jí)部分具有復(fù)數(shù)個(gè)初級(jí)部分區(qū)段和/或次級(jí)部分具有復(fù)數(shù)個(gè)次級(jí)部分區(qū)段，其中，初級(jí)部分區(qū)段特別地具有繞組，特別地還使用適用于直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分來建構(gòu)圓盤形初級(jí)部分。所述也適用于直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分是初級(jí)部分區(qū)段。所述初級(jí)部分區(qū)段一般情況下有利地具 有至少一個(gè)下列特征_ 自身的電連接件 — 封裝材料一 用于固定所述初級(jí)部分區(qū)段的構(gòu)件。 一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)初級(jí)部分區(qū)段構(gòu)成所述電機(jī)的初級(jí)部分。自身的電連接件有利地具有用于建立可解除的電接觸的裝置。這種接觸 例如是夾緊接觸、螺栓接觸或諸如此類的接觸。為簡化安裝工作，初級(jí)部分區(qū)段可固定于用作支承裝置的支座上。次級(jí) 部分區(qū)段也可以以可拆卸或不可拆卸的方式固定于其他支承裝置上。根據(jù)一種有利建構(gòu)方案，所述支承裝置還可用作用于導(dǎo)引電機(jī)活動(dòng)部件 的導(dǎo)引裝置。所述活動(dòng)部件或者是初級(jí)部分，或者是次級(jí)部分。就初級(jí)部分 而言，初級(jí)部分區(qū)段可以以單個(gè)或成組的形式由所述導(dǎo)引裝置導(dǎo)引。如上文所述，通過布置區(qū)段(特別是初級(jí)部分區(qū)段)產(chǎn)生圓形輪廓。因 此，初級(jí)部分區(qū)段和/或次級(jí)部分區(qū)段(例如)呈多邊形布置，其中，通過這 種多邊形布置產(chǎn)生圓形輪廓。根據(jù)一種有利建構(gòu)方案，所述電機(jī)的初級(jí)部分建構(gòu)為多邊式圓形組件， 其中，次級(jí)部分呈相對(duì)于初級(jí)部分而言有所改善的圓形。通過這種方式可將 直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分用作初級(jí)部分區(qū)段，而不會(huì)使所述電機(jī)的諧波特性受
到不必要的影響。根據(jù)另一建構(gòu)方案，初級(jí)部分區(qū)段具有疊片鐵芯，其中，所述疊片鐵芯 具有用于容納繞組的槽，所述槽特別地彼此平行布置。次級(jí)部分可建構(gòu)為具有復(fù)數(shù)個(gè)永磁體，所述永磁體特別以形成圓形的方 式以一定的角度偏差并排布置。為能制備低成本次級(jí)部分，所述電機(jī)也可建構(gòu)為同步電機(jī)，其中，初級(jí) 部分具有繞組，所述繞組用作用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件，次級(jí)部分具有 一個(gè)用于導(dǎo)引所述磁場的構(gòu)件，初級(jí)部分具有至少一個(gè)用于產(chǎn)生其他磁場的 其他構(gòu)件，其中，所述用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件相對(duì)于所述用于產(chǎn)生其 他磁場的其他構(gòu)件的布置使得，可實(shí)現(xiàn)所述第一磁場與所述其他磁場的疊 加。為此，次級(jí)部分的用于導(dǎo)引磁場的構(gòu)件具有齒狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的電機(jī)有利地用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)可安裝在支架上的艙室內(nèi)。艙室允許進(jìn)入，為能實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā) 電機(jī)在艙室內(nèi)部的簡單安裝，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)采取一種使初級(jí)部分靠近支 架、次級(jí)部分遠(yuǎn)離支架的安裝方式。所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)或者采取使初級(jí)部分與艙室機(jī)械式穩(wěn)固相連的建構(gòu)方 案，或者采取使次級(jí)部分與艙室機(jī)械式穩(wěn)固相連的建構(gòu)方案。未與艙室機(jī)械 式穩(wěn)固相連的部分與風(fēng)力設(shè)備的葉片相連。本發(fā)明的電機(jī)可用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可進(jìn)行靈活建構(gòu)，借此可將兩個(gè)或兩 個(gè)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)耦合在一起。彼此耦合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)例如沿軸向前后布 置。在圓盤形風(fēng)力發(fā)電機(jī)情況下，也可用不同周長(—不同直徑)的圓盤來 建構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并將這些圓盤布置在同一平面內(nèi)。風(fēng)力設(shè)備具有至少一個(gè)葉片，其中，根據(jù)一種實(shí)施方式，所述風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的次級(jí)部分以機(jī)械方式與所述葉片穩(wěn)固地耦合。根據(jù)另一實(shí)施方式，初級(jí) 部分以機(jī)械方式與所述葉片穩(wěn)固地耦合。次級(jí)部分既不具有永磁體又不具有繞組的電機(jī)適合用作圓周上無需全
部配備初級(jí)部分區(qū)段的電機(jī)。但所述次級(jí)部分具有用于導(dǎo)引磁場的構(gòu)件。這 種類型的電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其成本低，此外還可避免配有永磁體的傳統(tǒng)同步直 線電動(dòng)機(jī)次級(jí)部分的非期望磁場。借此可簡化安裝工作。這種類型的電機(jī)也 適用于整個(gè)圓周上均配有初級(jí)部分區(qū)段的初級(jí)部分，下文將對(duì)其進(jìn)行說明。
在這種類型的電機(jī)中，初級(jí)部分實(shí)施為具有兩個(gè)用于產(chǎn)生磁場的構(gòu)件。 次級(jí)部分不具有用于產(chǎn)生磁場的構(gòu)件。初級(jí)部分具有一個(gè)用于產(chǎn)生磁場的第 一構(gòu)件和一個(gè)用于產(chǎn)生磁場的其他構(gòu)件，其中，用于產(chǎn)生磁場的第一構(gòu)件加 載有或可加載交流電壓或交流電流。用于產(chǎn)生磁場(第一磁場)的第一構(gòu)件 例如是繞組。用于產(chǎn)生磁場(激勵(lì)磁場)的其他構(gòu)件是可以用來產(chǎn)生其他磁 場的構(gòu)件，所述其他磁場是至少一個(gè)第二磁場。所述其他磁場產(chǎn)生的場激勵(lì) 有利地在工作過程中不發(fā)生變化，即保持恒定。這種用于產(chǎn)生其他磁場的其 他構(gòu)件例如是永磁體或繞組，所述繞組加載有或可加載恒定電流。用于產(chǎn)生 其他磁場的其他構(gòu)件有利地具有復(fù)數(shù)個(gè)用于產(chǎn)生異極磁場激勵(lì)的其他構(gòu)件。用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件例如是線圈繞組，其中，從所述線圈出發(fā) 或進(jìn)入所述線圈的第一磁場這樣導(dǎo)向用于產(chǎn)生其他磁場的其他構(gòu)件(即第 二、第三等構(gòu)件)，使得至少兩個(gè)用于產(chǎn)生其他磁場的其他構(gòu)件位于第一磁 場的磁場范圍內(nèi)，從而可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)磁場的交互作用。用于產(chǎn)生其他磁場的 其他構(gòu)件有利地具有復(fù)數(shù)個(gè)彼此相反的磁化方向，借此可實(shí)現(xiàn)異極磁化布 置。所述電機(jī)具有一個(gè)初級(jí)部分和一個(gè)次級(jí)部分，其中，初級(jí)部分具有用于 產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件，次級(jí)部分具有用于引導(dǎo)所述磁場的構(gòu)件，所述電 機(jī)建構(gòu)為，初級(jí)部分具有至少兩個(gè)用于產(chǎn)生至少兩個(gè)其他磁場的其他構(gòu)件， 其中，用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件相對(duì)于用于產(chǎn)生其他磁場的其他構(gòu)件的 布置方案為，可實(shí)現(xiàn)所述第一磁場與所述其他磁場的疊加。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，電機(jī)的次級(jí)部分不具有用于產(chǎn)生磁場的有源 構(gòu)件。這種電機(jī)的次級(jí)部分只具有用于引導(dǎo)磁場的構(gòu)件，因而易于制造，且 成本較低。次級(jí)部分例如實(shí)施為疊片結(jié)構(gòu)，借此可防止渦流的出現(xiàn)。初級(jí)部分和次級(jí)部分可有利地用軟鐵部件建構(gòu)。這些部件的疊片結(jié)構(gòu)可 減少渦流。根據(jù)其他實(shí)施方式，所述軟鐵部件也可實(shí)施為實(shí)心部件和/或所謂 的粉末壓件。這種電機(jī)類型也可實(shí)施為所述電機(jī)具有一個(gè)初級(jí)部分和一個(gè)次級(jí)部 分，初級(jí)部分具有一個(gè)用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件和一個(gè)用于產(chǎn)生其他磁 場的其他構(gòu)件，其中，所述第一構(gòu)件為繞組，所述其他構(gòu)件為至少一個(gè)永磁 體。所述其他構(gòu)件特別為復(fù)數(shù)個(gè)構(gòu)件，即復(fù)數(shù)個(gè)永磁體。根據(jù)本發(fā)明的電機(jī) 的這種建構(gòu)方案，所有用于產(chǎn)生磁場的構(gòu)件均位于初級(jí)部分中。次級(jí)部分只 具有用于引導(dǎo)磁場的構(gòu)件，例如實(shí)施為在其朝向初級(jí)部分的表面上具有復(fù)數(shù) 個(gè)齒。所述構(gòu)件特別為含鐵構(gòu)件，例如疊片鐵芯。次級(jí)部分和/或初級(jí)部分例如實(shí)施為具有復(fù)數(shù)個(gè)齒。次級(jí)部分的齒距與初 級(jí)部分的齒距或磁距既可以相同，也可以不同。舉例而言，當(dāng)齒距相同時(shí)， 某個(gè)電動(dòng)機(jī)相上的線圈成為線圈組，并與其他電動(dòng)機(jī)相上的其他線圈組之間存在360。/m的偏移。"m"表示相數(shù)。次級(jí)部分的齒距(Tau—SeK)規(guī)定了 電機(jī)的極距(Tau—p)，即Tau_zahn，sek=2*Tau—p。根據(jù)所述電機(jī)的一種實(shí)施方式，次級(jí)部分的齒距例如為初級(jí)部分的磁距 的整數(shù)倍。但所述電機(jī)也可建構(gòu)為，次級(jí)部分的齒距并非為初級(jí)部分的磁距 的整數(shù)倍。所述永磁體可內(nèi)置于初級(jí)部分中，由此可將線圈(繞組)和磁體(永磁 體)安裝在同一部分(初級(jí)部分)中。與已知的電動(dòng)機(jī)原理相比，短定子結(jié) 構(gòu)所需的磁性材料少很多。次級(jí)部分有利地只由鐵制反應(yīng)軌構(gòu)成。根據(jù)所述電機(jī)的另一有利建構(gòu)方案，嵌入在用軟磁材料制成的磁路部分 中的、用于產(chǎn)生磁場的其他構(gòu)件(例如永磁體)采取通量集中的布置方式。 通量集中的布置方式可使電機(jī)獲得高的磁利用率。所述"嵌入"指的是永磁 體在軟磁材料中的這樣一種定位方式，即永磁體的有磁場發(fā)出的邊側(cè)全部或
部分地與軟磁材料相連。根據(jù)所述電機(jī)的另一建構(gòu)方案，其次級(jí)部分具有至少一個(gè)用于提供磁回 路的構(gòu)件。所述構(gòu)件例如具有疊片鐵芯。此外，次級(jí)部分有利地建構(gòu)為不具 有磁源。磁源例如為永磁體或通(電)流的繞組。根據(jù)另一實(shí)施方式，次級(jí)部分實(shí)施為具有復(fù)數(shù)個(gè)朝向初級(jí)部分的齒。由 此可在次級(jí)部分內(nèi)部通過齒和可能存在的回路來導(dǎo)引主磁通。在借助齒來導(dǎo) 引磁通時(shí)，每次例如只能通過一個(gè)齒或至少兩個(gè)齒來導(dǎo)引磁通。如上文所述，用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件有利地為可加載電流的繞 組?？杉虞d電流的電機(jī)繞組由一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)相(例如U、 V、 W)構(gòu)成。每 個(gè)相由一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)線圈構(gòu)成。所述線圈的一種有利實(shí)施方式是盤繞在齒上 的集中線圈(繞齒線圈)，其中，每個(gè)齒可具有一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)極或永磁體。 其中，繞齒線圈至少是繞組的一部分。線圈既可實(shí)施為單個(gè)線圈，也可實(shí)施 為分段線圈。繞組的優(yōu)點(diǎn)在于，借助繞組可以最簡單的方式(例如)借助交 流產(chǎn)生變化的磁場。所述電機(jī)例如也可實(shí)施為具有復(fù)數(shù)個(gè)繞組或線圈，其中， 可用三相源的不同相為這些繞組供電。電機(jī)也可實(shí)施為其次級(jí)部分具有復(fù)數(shù)個(gè)齒，所述齒彼此間的間距為Tau一Sek。所述電機(jī)的初級(jí)部分包括用于產(chǎn)生激勵(lì)磁場的第二構(gòu)件，所述第 二構(gòu)件通過復(fù)數(shù)個(gè)所述構(gòu)件而實(shí)現(xiàn)(例如復(fù)數(shù)個(gè)永磁體)，這些構(gòu)件彼此間 的間距為Tau_Prim。在此情況下，所述電機(jī)的一種實(shí)施方式的特點(diǎn)在于，Tau—Sek與Tau_Prim 之間的關(guān)系可用下述方程式表示<formula>formula see original document page 14</formula>也就是說，Tau—Sek可用Tau_Prim的整數(shù)倍來表示。根據(jù)所述電機(jī)的另一實(shí)施方式，Tau—Sek與Tau_Prim之間的關(guān)系可用下述方程式表示<formula>formula see original document page 14</formula> 也就是說，間距Tau_Sek并非為間距Tau—Prim的整數(shù)倍。如上文所述，所述電機(jī)的另一實(shí)施方式是將復(fù)數(shù)個(gè)永磁體用作用于產(chǎn)生至少一個(gè)第二磁場的其他構(gòu)件。所述永磁體在初級(jí)部分上的有利布置方式是其在不同方向上各產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)磁場。根據(jù)所述永磁體的一種布置方案，所述永磁體的磁化方向平行且交替相反。根據(jù)所述電機(jī)的另一建構(gòu)方案，所述電機(jī)具有一個(gè)初級(jí)部分和兩個(gè)次級(jí) 部分。初級(jí)部分布置在兩個(gè)次級(jí)部分之間。這種布置方案可使由有效磁通構(gòu) 成的磁路通過初級(jí)部分和兩個(gè)次級(jí)部分而閉合。根據(jù)所述電機(jī)的另一建構(gòu)方案，所述電機(jī)具有兩個(gè)初級(jí)部分和一個(gè)次級(jí) 部分。次級(jí)部分布置在兩個(gè)初級(jí)部分之間。初級(jí)部分和次級(jí)部分的這種布置 方案可使由有效磁通構(gòu)成的磁路通過兩個(gè)初級(jí)部分和一個(gè)次級(jí)部分而閉合。兩個(gè)初級(jí)部分和一個(gè)次級(jí)部分還可采取這樣一種布置方案，使得由有效 磁通構(gòu)成的磁路通過其中一個(gè)初級(jí)部分和共同的次級(jí)部分而閉合。


下面借助附圖所示的示例對(duì)本發(fā)明的電機(jī)和相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及風(fēng)力 設(shè)備的建構(gòu)方案進(jìn)行說明，其中 圖1為風(fēng)力設(shè)備； 圖2為圓盤形電機(jī)； 圖3為圓盤形電機(jī)的局部圖；圖4為圓柱形電機(jī)的局部截面圖，所述電機(jī)具有平直的初級(jí)部分區(qū)段；圖5為圓柱形電機(jī)的局部截面圖，所述電機(jī)具有彎曲的初級(jí)部分區(qū)段；圖6為直線電動(dòng)機(jī)的原理圖；圖7為初級(jí)部分上布置有永磁體的直線電動(dòng)機(jī)；圖8為直線電動(dòng)機(jī)的第一磁場分布圖； 圖9為直線電動(dòng)機(jī)的第二磁場分布圖； 圖10為磁通、感應(yīng)電壓和功率的時(shí)間曲線圖； 圖11為力的形成過程示意圖；圖12為具有橫向磁通的直線電動(dòng)機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)圖和力線分布圖； 圖13為具有縱向磁通的直線電動(dòng)機(jī)的透視圖； 圖14為初級(jí)部分具有極靴的直線電動(dòng)機(jī)；圖15為具有縱向磁通的直線電動(dòng)機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)圖和力線分布圖；圖16為直線電動(dòng)機(jī)，其具有分別與各電網(wǎng)相位對(duì)應(yīng)的相；圖17為直線電動(dòng)機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)圖和力線分布圖，所述直線電動(dòng)機(jī)具有能產(chǎn)生通量集中的齒磁體；圖18為直線電動(dòng)機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)圖和力線分布圖，所述直線電動(dòng)機(jī)具有能產(chǎn)生通量集中的軛磁體；圖19為具有橫向磁通磁路的初級(jí)部分與具有縱向磁通磁路的初級(jí)部分的比較圖；圖20為具有交變磁通布置的電機(jī)與具有單向磁通布置的電機(jī)的比較圖； 圖21為兩側(cè)布置有次級(jí)部分的電機(jī)； 圖22為兩側(cè)布置有初級(jí)部分的電機(jī)；以及圖23為橫向磁通磁路布置的磁場分布圖，所述磁場分布由電流產(chǎn)生。
具體實(shí)施方式
圖1顯示的是風(fēng)力設(shè)備200的示意圖。風(fēng)力設(shè)備200具有一個(gè)支架202 和一個(gè)安裝在該支架上的艙室204。這個(gè)艙室內(nèi)安置有一風(fēng)力發(fā)電機(jī)206。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)206與復(fù)數(shù)個(gè)葉片208相連。圖2顯示的是具有圓盤形氣隙的圓盤形電機(jī)210的示意圖。這個(gè)電機(jī)具 有復(fù)數(shù)個(gè)初級(jí)部分區(qū)段212。初級(jí)部分區(qū)段212由支承裝置214導(dǎo)引。支承 裝置214具有一個(gè)導(dǎo)軌216和復(fù)數(shù)個(gè)由所述導(dǎo)軌導(dǎo)引的滑座218?；?18 與初級(jí)部分區(qū)段212機(jī)械相連。通過未作圖示的間隔墊片可將初級(jí)部分區(qū)段212間隔布置。每個(gè)初級(jí)部分區(qū)段212均具有自身的電連接件220。初級(jí)部 分區(qū)段212用于構(gòu)成初級(jí)部分222。所述初級(jí)部與次級(jí)部分224相關(guān)聯(lián)。次 級(jí)部分224可建構(gòu)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的鐵反應(yīng)組件，其中，次級(jí)部分224可由復(fù)數(shù) 個(gè)部分構(gòu)成(即分段式組件)。初級(jí)部分區(qū)段212有利地由復(fù)數(shù)個(gè)平直的直 線電動(dòng)機(jī)定子構(gòu)成，并呈圓圈狀布置。由此形成所述電機(jī)的圓周。圖2顯示 的是由平直的定子元件和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的次級(jí)部分構(gòu)成的環(huán)形力矩電動(dòng)機(jī)。圖3顯示的是類似于圖2所示電機(jī)的電機(jī)的局部圖，其中，電機(jī)210具 有相對(duì)較少的初級(jí)部分區(qū)段212，次級(jí)部分224也具有復(fù)數(shù)個(gè)永磁體226。 在圖2中，永磁體內(nèi)置在初級(jí)部分區(qū)段212中。圖3借助虛線232還對(duì)其他 圓盤形電機(jī)的位置進(jìn)行了圖示。這個(gè)附圖未作圖示的其他圓盤形電機(jī)的圓周 大于附圖所示的圓盤形電機(jī)210的圓周。附圖未作圖示的圓盤形電機(jī)的內(nèi)圓 周可小于附圖所示電機(jī)210的外圓周，借此可將這兩個(gè)電機(jī)大致定位于同一 個(gè)平面內(nèi)。圖4顯示的是基本形狀為圓柱形的電機(jī)的局部截面圖。次級(jí)部分224具 有復(fù)數(shù)個(gè)永磁體226。初級(jí)部分222具有復(fù)數(shù)個(gè)平直的初級(jí)部分區(qū)段212， 其中，這些初級(jí)部分區(qū)段通過連接元件230彼此相連。在初級(jí)部分區(qū)段212 采取平直的實(shí)施方式的情況下，會(huì)產(chǎn)生不同的氣隙厚度228、 229。初級(jí)部分 區(qū)段212中部的氣隙229小于平直的初級(jí)部分區(qū)段212外側(cè)區(qū)域的氣隙，此 處會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較大的氣隙228。與圖4不同，圖5顯示的是彎曲的初級(jí)部分區(qū)段213。通過這種弧形彎 曲，可在初級(jí)部分222與次級(jí)部分224之間形成不受初級(jí)部分區(qū)段213影響 的一致的氣隙229。在待驅(qū)動(dòng)組件像風(fēng)力設(shè)備領(lǐng)域的待驅(qū)動(dòng)組件那樣直徑相對(duì)較大、轉(zhuǎn)速相 對(duì)較小的情況下，具有分段式初級(jí)部分區(qū)段的發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢例如在于一通過發(fā)電機(jī)的模塊式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功率的可量測性——通過將
初級(jí)部分串聯(lián)、并聯(lián)或單個(gè)連接在一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)變流器上，可對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行 靈活設(shè)計(jì)；一 相對(duì)于大型電機(jī)而言制備成本較低，其原因在于可使用"標(biāo)準(zhǔn)組 件"，而"標(biāo)準(zhǔn)組件"可用簡單的(現(xiàn)有)生產(chǎn)工具大量制備；一 可利用目前中壓范圍(720 VDC以下)內(nèi)的發(fā)電機(jī)電壓所能使用 的現(xiàn)有組件；一 電動(dòng)機(jī)可在設(shè)備制造商處或在現(xiàn)場以低成本進(jìn)行簡單安裝； 一無磨損=> 較大的設(shè)備可用性。圖6顯示的是電機(jī)1。電機(jī)1具有一個(gè)初級(jí)部分3和一個(gè)弧形次級(jí)部分 5。次級(jí)部分構(gòu)成一個(gè)封閉圓圈，但附圖并未對(duì)此進(jìn)行圖示。初級(jí)部分3具 有一個(gè)繞組9和復(fù)數(shù)個(gè)永磁體17。第一雙向箭頭11表示縱向，另一雙向箭 頭表示橫向13。第三雙向箭頭表示法向15，其中，所述法向涉及圖6中未 作圖示的氣隙平面19。但圖7對(duì)氣隙平面19進(jìn)行了圖示。箭頭所指的是涉 及圖8和圖9所示內(nèi)容的側(cè)視圖7。電機(jī)1是可由變流器14控制的直線電動(dòng) 機(jī)，所述變流器借助連接電纜16與所述直線電動(dòng)機(jī)相連。為簡化圖示起見，次級(jí)部分和初級(jí)部分在以下各附圖中均實(shí)施為平直組 件。本發(fā)明的電機(jī)的初級(jí)部分和次級(jí)部分總是實(shí)施為圓形、圓盤形或圓柱形。圖7顯示的是電機(jī)1。初級(jí)部分3實(shí)施為疊片鐵芯，其中，初級(jí)部分3 具有一個(gè)繞組9。繞組9為相繞組，其中，所述相繞組可加載交流電。圖7 中顯示的是所述電流在某一瞬間的方向。該方向用一個(gè)點(diǎn)23和一個(gè)叉25表 示。實(shí)施為疊片結(jié)構(gòu)的初級(jí)部分3在其朝向次級(jí)部分15的一側(cè)上具有復(fù)數(shù) 個(gè)永磁體17。永磁體17在初級(jí)部分上的安裝方式使得它們的磁化方向在法 向15的方向上交替變化。也就是說，所述磁體(永磁體)產(chǎn)生一個(gè)交替地 指向上方(指向初級(jí)部分3)和指向下方(指向次級(jí)部分5)的磁通。由此 而交替出現(xiàn)北極-南極永磁體(N-S) 27 (磁化方向指向次級(jí)部分)和南極-北極永磁體(N-S) 29 (磁化方向指向初級(jí)部分)。初級(jí)部分3與次級(jí)部分5 之間形成氣隙21。這一氣隙21構(gòu)成氣隙平面19。在本示例中為一直線電機(jī) 的電機(jī)1在縱向11上移動(dòng)。此時(shí)，可采取初級(jí)部分3靜止而次級(jí)部分5移 動(dòng)，或者次級(jí)部分5靜止而初級(jí)部分3在次級(jí)部分5上移動(dòng)的方案。繞組9 是用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件，永磁體17是用于產(chǎn)生其他磁場的其他構(gòu) 件。圖7顯示的是電機(jī)1的橫向磁通實(shí)施例。在該橫向磁通實(shí)施例中，次級(jí) 部分5例如實(shí)施為具有支座31和復(fù)數(shù)個(gè)橫條33。至少橫條33實(shí)施為疊片結(jié) 構(gòu)。所述疊片結(jié)構(gòu)為在彎曲的縱向ll上片與片排列的結(jié)構(gòu)。橫條33例如以 粘貼、焊接、熔接方式、或通過多種緊固方式的組合形式連接在支座31上。 疊片結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于可防止渦流出現(xiàn)。如果負(fù)面的渦流效應(yīng)并不是很大(例 如在使用足夠低的電基頻時(shí))，可使用價(jià)格低廉的實(shí)心部件來代替疊片結(jié)構(gòu)。 圖8顯示的是初級(jí)部分3和次級(jí)部分5的局部圖。圖8所示的局部圖顯 示了初級(jí)部分3中的磁場分布情況，所選取的側(cè)視圖形式與圖6所示的側(cè)視 圖7相一致。圖8顯示了繞組10的一圈。此外，根據(jù)附圖所示，初級(jí)部分3 和次級(jí)部分5可劃分為復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)段。初級(jí)部分具有初級(jí)區(qū)段47、 49、 51和 53，這些初級(jí)區(qū)段47、 49、 51、 53涉及的是永磁體27、 29。其中，該區(qū)域 的區(qū)段對(duì)應(yīng)于永磁體27和29的磁化方向，磁通或者以次級(jí)部分5為起點(diǎn)進(jìn) 行延伸，或者朝次級(jí)部分5延伸。延伸走向用箭頭41、 43表示。所有與繞 組10交鏈的磁通的總和構(gòu)成交鏈磁通v)/。交鏈磁通主要由可通過次級(jí)部分5 構(gòu)成磁通量磁路的磁體產(chǎn)生。不同長度的磁通箭頭表示每個(gè)磁體與繞組(線 圈)交鏈的磁通。由于次級(jí)部分5中布置有橫條33，因此其也相應(yīng)地具有復(fù) 數(shù)個(gè)區(qū)段。這些次級(jí)區(qū)段55、 57、 59和61分別對(duì)應(yīng)于存在或不存在橫條33 的部分。借助橫條33可對(duì)磁通進(jìn)行導(dǎo)引。在本示例中，以垂直于附圖所示 的X軸63的方向?qū)Υ磐ㄟM(jìn)行導(dǎo)引。也就是說，磁通以垂直于附圖所在紙面 的方向延伸，其中，這個(gè)方向?qū)?yīng)于Y軸65。 Z軸垂直于X軸和Y軸，這 樣，這三個(gè)軸都彼此垂直。例如由北極-南極永磁體27產(chǎn)生的激勵(lì)磁通通過 橫條33和與區(qū)段55相連的區(qū)段47中的初級(jí)部分3而閉合。其中，初級(jí)部
分3例如在第一北極-南極永磁體(27) (n-s永磁體)之后具有以相反方向 磁化的其他永磁體，這個(gè)永磁體就是s-n永磁體29。由于永磁體29位于背 面，因此圖8未對(duì)其進(jìn)行圖示。在永磁體27、 29的對(duì)面布置有橫條33的位 置上形成窄氣隙35。在無橫條33的相鄰位置上形成寬氣隙37。由于氣隙35 和37不同，因此在區(qū)段47、 51和49、 53中分別由永磁體27和29產(chǎn)生強(qiáng) 度不同的磁通41和43。最終產(chǎn)生的磁通39為所有磁通41和43的總和。圖8顯示的是繞組10中的電流過零時(shí)初級(jí)部分3和次級(jí)部分5所處的 位置以及當(dāng)初級(jí)部分3和次級(jí)部分5處于這個(gè)位置時(shí)的激勵(lì)磁通41、 43。所 述激勵(lì)磁通與位置相關(guān)的變化、所述繞組中的感應(yīng)電壓與位置相關(guān)的變化和 在此過程中所轉(zhuǎn)化的通電電動(dòng)機(jī)的功率由圖10顯示。當(dāng)次級(jí)部分處于圖8 所示的X=0的位置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)交鏈磁通v，當(dāng)次級(jí)部分處于圖9所示的 X二Tm的位置吋，會(huì)產(chǎn)生正磁通v(/。也就是說，圖9所示的次級(jí)部分5位于 X-Tm的位置。如果次級(jí)部分5移動(dòng)一個(gè)磁極距，線圈(繞組IO)的磁交鏈 39就會(huì)因此而逐漸從負(fù)值變?yōu)檎怠？赏ㄟ^例如磁體寬度、氣隙、齒寬(橫 條33的寬度)等幾何參數(shù)對(duì)這一變化過程施加影響。力求實(shí)現(xiàn)盡可能為正 弦形的變化過程的設(shè)計(jì)方案是有利的。圖10用三個(gè)曲線圖顯示了交鏈磁通vK、從中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ui和一個(gè) 相/一個(gè)繞組的電功率Pe^隨時(shí)間變化的情況。時(shí)間變化用電壓相位表示。 磁通v的變化同時(shí)也反映了磁場90的變化，磁場90可由(例如)永磁體產(chǎn) 生。為達(dá)到使某一相以最佳形式形成力的目的，必須在帶有感應(yīng)電壓的相中 施加電流。圖IO所示的X-O和X-Tm等位置與所示的磁通v、電壓Uj和電 功率Pd^的變化情況一起共同涉及圖8和圖9所示的內(nèi)容。從表示電功率的 第三個(gè)圖中可以看出，為獲得恒定功率( 力)，電動(dòng)機(jī)的相數(shù)m必須大于 和/或等于二。選用三個(gè)相是有利的，因?yàn)槿嘧儞Q器所需的半導(dǎo)體閥的數(shù)量 小于兩相或多于三相的變換器。圖9用于說明技術(shù)原理與力f的產(chǎn)生過程。為能更清楚地顯示直線電動(dòng) 機(jī)縱向上的力的形成過程，引入一輔助模型。永磁體27由其所對(duì)應(yīng)的側(cè)面上的電流代替。永磁體27可用(例如)六面體表示，其中，如附圖所示， 所述六面體69的側(cè)面上有電流流動(dòng)。在模型71中，永磁體27可用一繞組 表示，如所述模型所示，所述繞組中的電流方向用一個(gè)點(diǎn)23和一個(gè)叉25表 示。在附圖所示的"2D"部分，磁體縮小至等效電流的導(dǎo)體截面。將磁體代 入初級(jí)部分的側(cè)視圖中后，就形成了隨后所示的布置。繞組9所產(chǎn)生的磁場 在氣隙21中集中在用作磁通集中件的橫條33處，這是因?yàn)檫@里的磁阻最小。 虛擬導(dǎo)體位于相線圈的磁場中，既可增強(qiáng)又可削弱該磁場。導(dǎo)體會(huì)向場強(qiáng)較 小的區(qū)域"移位"，這在圖11中利用作用在初級(jí)部分上的力F的方向表示。 這種關(guān)系也可用"右手定則"來說明，即電流、磁場和力F正交。當(dāng)初級(jí)部 分3和次級(jí)部分5處于圖11所示的X=TM/2的位置時(shí)，相電流(即由繞組9 產(chǎn)生的電流)達(dá)到其最大值。圖12顯示的是橫向磁通直線電動(dòng)機(jī)1的幾何結(jié)構(gòu)和由永磁體17產(chǎn)生的 激勵(lì)場88。在垂直于移動(dòng)方向(11)的平面(106)內(nèi)存在有效磁通。所述 有效磁通是與繞組9耦合或交鏈的磁通。如此定向的有效磁通構(gòu)成橫向磁通 磁路。圖12所示的激勵(lì)場88為其他磁場或復(fù)數(shù)個(gè)其他磁場。直線電動(dòng)機(jī)1具 有呈疊片狀的初級(jí)部分3和呈疊片狀的次級(jí)部分5。附圖粗略顯示了疊片鐵 芯的堆疊方向。永磁體19的磁化方向94用箭頭表示。初級(jí)部分的移動(dòng)方向 為縱向11。圖13顯示的是初級(jí)部分4和次級(jí)部分6。初級(jí)部分4和次級(jí)部分6構(gòu)成 電機(jī)2，其中，電機(jī)2具有縱向磁通布置?？v向磁通布置的特點(diǎn)主要在于， 磁場并非垂直于初級(jí)部分或次級(jí)部分的移動(dòng)方向，而是沿著初級(jí)部分或次級(jí) 部分的移動(dòng)方向閉合。被引導(dǎo)在平面108上的磁通為有效磁通，其中，平面 108平行于移動(dòng)方向11。所述有效磁通是與線圈9耦合的磁通。如此定向的 有效磁通構(gòu)成縱向磁通磁路。
圖13所示的次級(jí)部分6在其支座32區(qū)域內(nèi)和橫條34區(qū)域內(nèi)均實(shí)施為 疊片結(jié)構(gòu)。與橫向磁通布置不同，氣隙平面內(nèi)的磁體布置成條狀，而非棋盤 狀。縱向磁通方案中的磁體基本平行于橫條(磁通集中件)。為減小力的波 動(dòng)，可針對(duì)性地以某一方式傾斜磁體。根據(jù)另一有利設(shè)計(jì)方案，次級(jí)部分6由復(fù)數(shù)個(gè)疊片制成，所述疊片在電 動(dòng)機(jī)的寬度范圍內(nèi)前后堆疊。其中，支座32和齒75以一整體形式構(gòu)成一疊 片。通過將疊片前后堆疊，形成次級(jí)部分帶有橫條34的齒狀結(jié)構(gòu)。圖13對(duì) 疊片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了圖示。例如，次級(jí)部分可采取在縱向上由復(fù)數(shù)個(gè)部分構(gòu)成的 建構(gòu)方案，次級(jí)部分6借此可與下一個(gè)次級(jí)部分鄰接。但圖13并未對(duì)這種 在移動(dòng)方向上鄰接的其他次級(jí)部分進(jìn)行圖示。此外，圖13還對(duì)永磁體進(jìn)行 了圖示。所述永磁體為N-S永磁體28或S-N永磁體30。例如，這些永磁體 在初級(jí)部分4的疊片鐵芯的整個(gè)寬度77上延伸。圖14顯示的是圖13所示的電機(jī)2的改進(jìn)方案。其中，初級(jí)部分4建構(gòu) 為具有復(fù)數(shù)個(gè)極靴79。極靴79拓寬了用于永磁體28、 30的接觸區(qū)域。借此 可提高電機(jī)2所產(chǎn)生的力。由于因永磁體定位面的增大而使初級(jí)部分中用于 安裝繞組9的區(qū)域受到限制，因此，初級(jí)部分4實(shí)施為具有繞組架81是有 利的。繞組架81既具有一極靴79又具有一繞組頸84。可將繞組9繞在繞組 頸84上后再插入初級(jí)部分4中。借助凸耳83將繞組架81固定在初級(jí)部分 中是有利的。圖14將繞組9標(biāo)示為電動(dòng)機(jī)的相U。通過結(jié)構(gòu)相同的初級(jí)部 分4可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的其他幾個(gè)相(例如V和W)，但圖14并未對(duì)此進(jìn)行圖 示。永磁體28和30在所示位置上產(chǎn)生激勵(lì)磁通86，其總和為線圈9的磁交 鏈V。如圖14所示，表示有效磁通的激勵(lì)磁通86構(gòu)成縱向磁通磁路。圖15顯示的是具有一縱向磁通磁路的直線電動(dòng)機(jī)2。這個(gè)縱向磁通磁路 對(duì)應(yīng)于圖14所示的縱向磁通磁路。圖15還在位于下方的示意圖中對(duì)其他磁 場92的分布情況進(jìn)行了圖示。這些其他磁場92是永磁體17所產(chǎn)生的激勵(lì) 磁場。 圖16顯示的是電機(jī)2的另一實(shí)施例，其中，所述電機(jī)可具有三個(gè)相U、v和w。每個(gè)相分別對(duì)應(yīng)三相電網(wǎng)的一個(gè)相?？赏ㄟ^各相間的幾何偏移來實(shí) 現(xiàn)必要的相移。其中，所述幾何偏移Ax對(duì)于所示的三相電機(jī)而言為120°。 此外，圖16與圖15的區(qū)別例如還在于，每個(gè)相U、 V和W并非只分配有 一個(gè)繞齒線圈9，而是分配有兩個(gè)繞齒線圈12和14。圖17顯示的是直線電動(dòng)機(jī)形式的電機(jī)2，其中，將齒磁體18用作永磁 體。同樣為永磁體的齒磁體18例如位于呈疊片狀的軟鐵材料96之間。由齒 磁體18產(chǎn)生的其他磁場86用帶箭頭的線表示。永磁體18的磁化方向94同 樣用箭頭表示。齒磁體18基本定位在齒98的中部，并基本平行于繞齒線圈 9的線圈軸100延伸。齒98被繞齒線圈9圍繞。圖17的上半部分顯示的是 激勵(lì)磁場88的幾何結(jié)構(gòu)，下半部分顯示的是激勵(lì)磁場88的分布情況。激勵(lì) 磁場88是由齒磁體18產(chǎn)生的其他磁場。其中，有關(guān)激勵(lì)磁場88的圖示清 楚顯示了通量集中102的作用。通量集中取決于磁路的幾何結(jié)構(gòu)。其中的影 響變量例如為磁體尺寸和疊片尺寸。齒磁體18 (所述齒磁體為永磁體)的磁 化方向94大致平行于氣隙105的氣隙平面。圖17所示的電機(jī)的次級(jí)部分6的齒距并非為初級(jí)部分4的磁距的整數(shù) 倍。在齒距或磁距不恒定的情況下，這一點(diǎn)尤指平均值而言?？山柚粋€(gè)和/或復(fù)數(shù)個(gè)相來為線圈9加載電流。電動(dòng)機(jī)各相上的線圈分 配取決于初級(jí)部分4和次級(jí)部分6之間所選定的齒距比例。如圖17所示， 初級(jí)部分4的齒98的齒距不同于次級(jí)部分6的齒99的齒距。這樣，可實(shí)現(xiàn) 一種初級(jí)部分和次級(jí)部分既可具有相同齒距，也可具有不同齒距的多相電 機(jī)。例如圖12和圖16所顯示的就是相同的齒距。圖18與圖17的區(qū)別主要是使用軛磁體20來代替齒磁體作為用于產(chǎn)生 其他磁場的其他構(gòu)件。軛磁體20也是永磁體，布置在軛104的區(qū)域內(nèi)。軛 104用于連接齒98。根據(jù)所述磁體的布置，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)如圖18所示的不同 于圖17的激勵(lì)磁場88。 圖19顯示的是具有橫向磁通磁路115的初級(jí)部分3與具有縱向磁通磁路117的初級(jí)部分4的比較圖。初級(jí)部分3、 4特別是圖中未作圖示的具有 永磁激勵(lì)的同步電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分3、 4，這種同步電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分中具有 永磁體，附圖也未對(duì)所述永磁體進(jìn)行圖示。附圖對(duì)磁通O只進(jìn)行了象征性的 圖示。出于清楚起見，附圖也未對(duì)用于產(chǎn)生磁通O的其他構(gòu)件(例如可通電 流的繞組)進(jìn)行圖示?？赡艿囊苿?dòng)方向ll用箭頭表示。圖19中沒有顯示與 初級(jí)部分3和4相關(guān)聯(lián)的次級(jí)部分。根據(jù)圖示內(nèi)容還可看出，當(dāng)初級(jí)部分3 和4采取疊片結(jié)構(gòu)時(shí)，這一疊片結(jié)構(gòu)依賴于相應(yīng)磁路115和117的布置。在 橫向磁通磁路115中，激勵(lì)磁通(D大致在垂直于移動(dòng)方向11的平面內(nèi)閉合。 用于構(gòu)成初級(jí)部分3、 4的疊片結(jié)構(gòu)的電機(jī)疊片位于磁通平面內(nèi)，例如隨初 級(jí)部分3的縱向延伸方向堆疊，其中，縱向延伸指的是初級(jí)部分3在移動(dòng)方 向11上的延伸。圖20為電機(jī)2a和2b的比較圖，其中，兩個(gè)電機(jī)2a、 2b均為直線電動(dòng) 機(jī)。電機(jī)2a具有帶有復(fù)數(shù)個(gè)齒98的初級(jí)部分4a，其中，每個(gè)齒98上均安 裝有復(fù)數(shù)個(gè)具有不同磁化方向94的永磁體17。永磁體17安裝在初級(jí)部分朝 向氣隙105的一側(cè)上。永磁體17的磁化方向94大致垂直于氣隙平面。如圖20所示，每個(gè)齒98上分別盤繞有一個(gè)繞齒線圈9。由于每個(gè)齒98 均具有磁化方向94相反的永磁體17，因此當(dāng)初級(jí)部分4a進(jìn)行相對(duì)于次級(jí)部 分6的移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變磁通。也就是說，電機(jī)2a具有交變磁通布置。 借助用于產(chǎn)生激勵(lì)(磁)場的永磁體17，可在次級(jí)部分6進(jìn)行相對(duì)于初級(jí)部 分4a的移動(dòng)時(shí)在磁路中產(chǎn)生交變磁通。各永磁體17的磁化方向94設(shè)計(jì)為 通過具有齒狀結(jié)構(gòu)的次級(jí)部分6的移動(dòng)，在初級(jí)部分4a帶有線圈的磁路部 分中產(chǎn)生交變磁通。圖20所示的電機(jī)2b也具有帶有復(fù)數(shù)個(gè)齒98的初級(jí)部分4b。與電機(jī)2a 不同的是，電機(jī)2b中的每個(gè)齒98只具有一個(gè)永磁體17。由于永磁體17具 有磁化方向94，因此每個(gè)齒98只有一個(gè)磁化方向94。電機(jī)2b也可建構(gòu)為，
每個(gè)齒98具有復(fù)數(shù)個(gè)磁化方向一致的永磁體。圖20并未對(duì)這種實(shí)施方案進(jìn) 行明確圖示。在電機(jī)2b中，磁化方向94都隨著初級(jí)部分4b上的齒98交替 變化。也就是說，每個(gè)齒交替地具有不同的磁化方向94。由于齒98具有磁 化方向94相反的永磁體17，因此當(dāng)初級(jí)部分4b進(jìn)行相對(duì)于次級(jí)部分6的移 動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生單向磁通。也就是說，電機(jī)2b具有單向磁通布置。借助用于 產(chǎn)生激勵(lì)(磁)場的永磁體17，可在次級(jí)部分6進(jìn)行相對(duì)于初級(jí)部分4a的 移動(dòng)時(shí)在磁路中產(chǎn)生單向磁通。圖20所示的電機(jī)2b的各永磁體17的磁化 方向94設(shè)計(jì)為通過具有齒狀結(jié)構(gòu)的次級(jí)部分6的移動(dòng)，在初級(jí)部分4b帶 有線圈的磁路部分中產(chǎn)生單向磁通，其中，所述單向磁通不改變其方向，并 在最大值與最小值之間周期性擺動(dòng)。圖20或圖17選擇了一種可在初級(jí)部分和次級(jí)部分之間獲得力效應(yīng)的布 置。圖21所示的電機(jī)中布置有一個(gè)初級(jí)部分4和兩個(gè)次級(jí)部分6a、 6b。因 此，力效應(yīng)產(chǎn)生在僅有的一個(gè)初級(jí)部分4和兩個(gè)次級(jí)部分6a、 6b之間。借 此使所能產(chǎn)生的力近乎加倍。圖21所示的直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分3上的齒 98各具有兩個(gè)極靴79，其中，每個(gè)極靴79分別朝向一個(gè)次級(jí)部分6a或6b。 圖21所示的這種電機(jī)2的實(shí)施方式是圖17所示的電機(jī)2的一種改進(jìn)方案。 其中，兩側(cè)均布置次級(jí)部分的布置方案并不局限于圖21所示的初級(jí)部分4 的實(shí)施方式，采用這種實(shí)施方式時(shí)，永磁體17嵌在軟磁材料119中。初級(jí) 部分也可實(shí)施為在極靴上具有永磁體。但圖21并未對(duì)這種實(shí)施方式進(jìn)行圖 示。圖22所示的電機(jī)2中布置有兩個(gè)初級(jí)部分4a、 4b和一個(gè)相關(guān)的次級(jí)部 分6。因此，力效應(yīng)產(chǎn)生在僅有的一個(gè)次級(jí)部分6和兩個(gè)初級(jí)部分4a、 4b 之間。借此使所能產(chǎn)生的力近乎加倍。圖21所示的直線電動(dòng)機(jī)2的次級(jí)部 分上的齒3在兩側(cè)分別朝向相應(yīng)的一個(gè)初級(jí)部分4a或4b。也就是說，每個(gè) 初級(jí)部分4a和4b均分配有僅有的一個(gè)次級(jí)部分5上的齒33。圖22所示的 這種電機(jī)2的實(shí)施方式是圖17所示的電機(jī)2的一種改進(jìn)方案。其中，兩側(cè) 均布置初級(jí)部分4a、 4b的布置方案并不局限于圖21所示的初級(jí)部分4a的 實(shí)施方式，采用這種實(shí)施方式時(shí)，永磁體17嵌在軟磁材料119中。初級(jí)部 分也可實(shí)施為在極靴上具有永磁體(例如如圖15所示)。但圖22并未對(duì)這 種實(shí)施方式進(jìn)行圖示。圖23示例性地顯示了一種具有兩個(gè)初級(jí)部分3a、 3b和一個(gè)次級(jí)部分5 的電機(jī)1中的磁場分布。初級(jí)部分3a和3b具有復(fù)數(shù)個(gè)永磁體17和一個(gè)繞 組9。圖23中顯示了由電流產(chǎn)生的磁通86，所述電流由初級(jí)部分中用虛線 表示的繞組9產(chǎn)生。圖23所示的磁通86并未對(duì)永磁體所產(chǎn)生的磁通加以考 慮。
權(quán)利要求
1. 一種電機(jī)(1，2，210)，特別是一種發(fā)電機(jī)，其中所述電機(jī)具有一個(gè)初級(jí)部分(3，4，222，212，213)和一個(gè)次級(jí)部分(5，6，224)，其特征在于，所述電機(jī)(1，2，210)具有一個(gè)圓盤形初級(jí)部分(3，4，222，212，213)和一個(gè)圓盤形次級(jí)部分(5，6，224)以形成圓盤形氣隙，或者所述電機(jī)(1，2，210)具有一個(gè)圓柱形初級(jí)部分(3，4，212，213)和一個(gè)圓柱形次級(jí)部分(5，6，224)以形成圓柱形氣隙，其中，還使用一個(gè)適用于直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分來建構(gòu)所述圓柱形初級(jí)部分(3，4，222，212，213)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于， 所述初級(jí)部分(3， 4， 212， 213)具有初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)和/或所述次級(jí)部分(5， 6， 224)具有次級(jí)部分區(qū)段(5， 6， 224)，其中，特 別地所述初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)具有繞組，特別地還使用適用于直線電 動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分來建構(gòu)所述圓盤形初級(jí)部分(222)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于， 所述初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)具有其自身的電連接件(220)，其中，所述自身的電連接件特別地具有一個(gè)用于建立可解除的電接觸的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于， 所述初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)或所述次級(jí)部分區(qū)段(5， 6， 224)以可拆卸的方式安裝在一支承裝置(214)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于，所述初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)和/或所述次級(jí)部分區(qū)段(5， 6， 224) 呈多邊形布置，其中，通過所述多邊形布置特別地形成圓形輪廓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于， 所述次級(jí)部分(5， 6， 224)和/或所述初級(jí)部分(3， 4， 212， 213)具有圓形輪廓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于，所述次級(jí)部分(5， 6， 224)的圓形輪廓比所述初級(jí)部分(3， 4， 212， 213)的圓形輪廓更接近于圓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于，所述初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)具有一疊片鐵芯，其中，所述疊片鐵芯 具有用于容納所述繞組的槽，所述槽特別地彼此平行布置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至IO中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于，所述次級(jí)部分(5， 6, 224)具有復(fù)數(shù)個(gè)永磁體(17， 226)，所述永磁 體以一角度偏差彼此并排布置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于，所述電機(jī)特別是同步電機(jī)，其中，所述初級(jí)部分(3， 4， 130)具有繞 組，所述繞組用作用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件(9， 10， 12， 14)，所述次 級(jí)部分(5， 6， 120)具有用于導(dǎo)引所述磁場的構(gòu)件(31， 32， 33， 34， 99)， 所述初級(jí)部分(3， 4， 130)具有至少一個(gè)用于產(chǎn)生其他磁場的其他構(gòu)件(17， 18， 20， 27， 28， 29， 30)，特別地，所述用于產(chǎn)生第一磁場的第一構(gòu)件(9) 相對(duì)于所述用于產(chǎn)生其他磁場的其他構(gòu)件(17， 18， 20， 27， 28， 29， 30) 的布置使得能夠讓所述其他磁場疊加在所述第一磁場上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于， 所述次級(jí)部分用于導(dǎo)引磁場的構(gòu)件具有齒狀結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2至11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于，設(shè)置有用于導(dǎo)引所述初級(jí)部分區(qū)段(212， 213)的導(dǎo)引裝置(214)。
13. —種風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)， 其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)為根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)權(quán)利要 求所述的電機(jī)(1， 2， 210)的形式。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于， 所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在支架(202)上的艙室(204)內(nèi)，其中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)采取使所述初級(jí)部分(3， 4， 212， 213)靠近所述支架(202)、所 述次級(jí)部分(5， 6， 224)遠(yuǎn)離所述支架(202)的安裝方式。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于，所述初級(jí)部分(3， 4， 212， 213)與所述艙室(204)機(jī)械相連。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于，所述次級(jí)部分(5， 6， 224)與所述艙室(204)機(jī)械相連。
17. —種風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)，其特征在于，耦合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1， 2， 210)具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13至16 中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中，這些風(fēng)力發(fā)電機(jī)沿軸向前后布 置。
18. —種風(fēng)力設(shè)備(200)，所述風(fēng)力設(shè)備具有至少一個(gè)葉片(208)和 一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13或16中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1，2，210)，其特征在于，所述次級(jí)部分(5， 6， 224)與所述葉片(208)機(jī)械耦合。
19. 一種風(fēng)力設(shè)備(200)，所述風(fēng)力設(shè)備具有至少一個(gè)葉片(208)和 一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13或16中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1 ，2，210)，其特征在于所述初級(jí)部分(3， 4， 222)與所述葉片(208)機(jī)械耦合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機(jī)(1，2，210)和一種具有這種電機(jī)的風(fēng)力設(shè)備，所述電機(jī)可用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)。所述電機(jī)具有一個(gè)初級(jí)部分(3，4，222，212，213)和一個(gè)次級(jí)部分(5，6，224)，其中，設(shè)置有用于形成圓盤形氣隙的圓盤形初級(jí)部分(3，4，222，212，213)和圓盤形次級(jí)部分(5，6，224)，或者所述電機(jī)(1，2，210)具有用于形成圓柱形氣隙的圓柱形初級(jí)部分(3，4，212，213)和圓柱形次級(jí)部分(5，6，224)，其中，還使用可用于直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)部分來建構(gòu)所述圓柱形初級(jí)部分(3，4，222，212，213)。
文檔編號(hào)H02K16/00GK101401284SQ200780009216
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者托馬斯·霍庇, 約翰尼斯·沃倫伯格 申請(qǐng)人:西門子公司