[发明专利]电机

说明书

本申请是申请人为马格诺麦克斯有限公司、发明名称为“电机”的中国专利申请(申请号为200780023491.X(PCT/GB2007/001456，申请日为2007年4月23日)的分案申请。 

技术领域

本发明涉及电机。 

背景技术

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0.3-0.45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。 

本发明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。 

发明内容

因此，本发明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元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。 

本发明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元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。 

本发明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。 

本发明的一些实施例的第四方面提供一种电机，该电机包括以磁性啮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，根据本发明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，本发明的一些实施例具有相对高的功率因数。一些实施例具有0.9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发明的一些实施例，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；