[发明专利]磁通量传导装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电磁设备的磁通量传导装置，诸如发电机。特别 地，但是不是排他性地，本发明涉及用于电磁设备的磁通量传导装置，诸 如发电机，该单元包括至少一个磁通量传导元件。

背景技术

在电力生产领域中，已知提供连接至流体从动涡轮机(诸如在石油、 气体、煤炭和核电站中出现的那些)的发电机。传统的发电机包括具有铁 芯的转子以及承载绕组的铁芯定子，其中，多个载流线圈缠绕在铁芯上。 通过，例如，在转子旋转时，使电流沿着转子线圈流动来产生磁场，在定 子绕组的线圈中产生电流。

近些年来，在世界范围内对可持续发电方法(包括风、波和潮汐发电) 进行了大量研究。通过该研究，产生了风力机，其包括具有多个转子叶片 的大直径转子形式的原动机，装配在转子轴上，其依次连接至电力发电机。 风力机包括旋转发电机，以类似于发电站中出现的大尺寸发电机和上述方 式进行操作，避免了要求齿轮机构使发电机以转子的相对低速度和高输出 转矩进行操作。

由于齿轮机构存在很多显著缺点，通常不希望使用这样的齿轮机构。 特别地，齿轮机构相对大并且重，大大增加了在风轮机塔筒顶部处的机舱 (nascelle)内提供的单元的重量。另外，在涡轮转子的输出轴和发电机的 输入轴之间提供齿轮机构降低了机器的效率。而且，在典型风轮机操作条 件下，这些齿轮机构出人意料地不可靠。其主要原因在于操作速度以及通 过齿轮机构传输的转矩的恒定变化，这是由于风速的波动。

类似的问题已经在使用波和潮汐力的发电系统中出现过，其中，系统 的原动力以甚至更低的旋转或循环速度进行操作，并且因此以仍然更高的 转矩或推力进行操作。

为了解决这些问题，开发了不同类型的发电机，其被设计用于低速率、 高转矩操作，用于到例如风力机的转子的直接连接。这些发电机比通过变 速箱连接的现有发电机更大。

这样的直接连接的发电机的显著缺点在于，发电机的铁芯(其提供主 动磁功能)和对铁芯的结构支持件(其提供在静态和旋转/摆动组件之间保 持物理空隙的纯机械功能)非常大，并且从而总体质量很高。其中，发电 机被设置在风力机内，装配在机器的塔筒顶部处的机舱内，在加固塔筒以 支持发电机的附加重量的要求方面，在将机舱升高并放置在塔筒方面，以 及在为了维修而移除发电机/机舱方面，遇到了大问题。

在其他类型的可持续发电中遇到了类似的问题，其中，可以利用上述 的直接驱动类型(诸如，在造波机中或者在潮汐流机中)，并且其可以利 用旋转或线性类型的发电机。

而且，在低速率/高输出的可持续发电机器中，这样的直驱发电机的质 量已经是特定问题，应该想到，诸如在传统发电站中使用的那些现有发电 机还具有很大的质量，主要由于所使用铁芯的质量所导致。然而，对于这 样的传统发电机来说，铁芯提供结构功能以及磁流路径，其与已知的两个 独立部件提供磁功能和结构功能的直驱发电机形成对比。

从而，本发明的实施例的多个目标是避免或减少上述缺点中的至少一 些。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电磁设备的磁通量传导装置， 该电磁设备可操作用于将机械能和电能中的一种转换为机械能和电能中的 另一种，磁通量传导装置包括由磁性渗透材料形成的至少一个磁通量传导 元件，该至少一个磁通量传导元件限定了：

线圈容纳区，用于容纳电磁设备的线圈组件；以及

至少一个材料容纳区，其容纳基本的磁性非渗透材料。

当与传统通量传导单元进行比较时，提供这样的磁通量传导装置允许 通过用于由磁通量传导装置限定的至少一个材料容纳区的磁性非渗透材料 的合适部分来节省重量。特别地，当与当前在风力机中出现的类型的传统 发电机的通量传导单元相比时，本发明的磁通量传导装置提供了这样一种 可能性，其在磁通量承载容量方面和机械强度方面没有显著损失的情况下 大大减小结合有该单元的发电机的质量。

可选地或另外地，线圈容纳区和至少一个材料容纳区通过磁通量传导 元件的一部分(诸如壁)相互隔离开。

可选地或另外地，材料容纳区可以由磁通量传导元件的至少两个壁限 定，至少两个壁被设置在线圈容纳区的同一侧。

可选地或另外地，至少一个材料容纳区被形成为开放的通道，通道的 开口为以下之一：面向线圈容纳区；以及背离线圈容纳区。