[发明专利]旋转电机和具有这种机器的飞机

说明书

旋转电机和具有旋转电机的飞机。本发明说明旋转的电的通量转换机器，具有：‑能够旋转的管形的转子（2），‑内部的第一定子（3），‑相对于所述第一定子（3）间隔开的并且同心的外部的第二定子（4），‑其中，所述转子（2）同心于所述第一和第二定子（3、4）并且如下地布置在所述第一与所述第二定子（3、4）之间，使得‑在所述第一定子（3）与所述转子（2）之间形成第一空气间隙（10），并且‑在所述第二定子（4）与所述转子（2）之间形成第二空气间隙（11）。具有这种旋转电机的飞机同样得到说明。

技术领域

本发明涉及旋转电机、例如电动马达和具有旋转电机的飞机、例如飞行工具，其中，电机在转子与定子之间具有两个空气间隙。还适用于如在风力设备的情况下的其它的应用。

背景技术

对于许多技术上的应用，具有高的单位功率重量（kW/kg）的旋转电机具有大的优点。当旋转电机能够以高的单位功率重量来制造时，一些应用才能够由此被实现。一个示例是航空通过发电机或电动马达的电气化，在所述发电机或电动马达中，需要至少10 kW/kg的单位功率重量（例如海尔贝克阵列）。

具有双转子的配置能够在电磁上是有利的，因为所述配置不仅允许在空气间隙中的很大的磁通量密度，而且最佳地充分利用磁回路，因为在所述定子的两侧上，转子被用于磁通量的产生和通量引导。

此外，通过经取向的磁体（例如海尔贝克阵列），在所述两侧上使磁通量密度径向地很均匀地来形成，因此在定子中能够放弃引导通量的材料。这又使定子变得更轻或引起能够使用更多铜来代替铁。旋转电机由于减少了的铜和铁损失而具有较高的效率。

虽然所述配置在电磁上提供优点，但是构造上的和机械的设计方案难以得到发展，因此这种旋转电机至今没有得到推广的应用。

通常，径向的双转子配置以所谓的“钟形动子（Glockenläufer）”得以实现，如在图1中示出的那样。图1示出具有线圈6的U形的定子1以及具有磁体5的在定子1之内能够转动地布置的转子2。转子2处于轴17上，所述轴17布置在支承件16中。在定子2的线圈6与转子2的磁体5之间存在有第一和第二空气间隙10、11。这种电机在公开文献DE 10 2012 217 363Al中详尽地得到描述。

这种构造的主要的缺点是，由于磁的吸引力而出现高的弯曲力矩，所述弯曲力矩必须通过重的机械的构造来抵抗（abgefangen）。由此，电磁的设计的优点被减少。

此外，这种机器的缺点在于，在这种实施方案中的转子经常与转子动力学的问题相联系，这刚好在航空中的如下应用中能够导致不可预见的故障，在所述应用中，轴和转子由于总是反复的回转的力矩，所述力矩由于飞行机动动作（Flugmanöver）而出现。

发明内容

本发明的任务是，说明用于具有双间隙的旋转电机的解决方案，所述旋转电机具有较好的单位功率重量。

根据本发明，所提出的任务藉由根据独立专利权利要求的旋转电机和具有旋转电机的飞机来解决。有利的改进方案在从属权利要求中进行说明。

本发明在于用于旋转电机的新式的结构方式。首先，电机被实施为通量转换（Flux-Switching）机器。这意味着，不仅用于磁通量产生的永磁体而且在其中感应出或馈入电压的线圈处于定子中。通量改变通过如下方式产生，即转子由铁磁的、但是非磁化的材料形成。由此实现导引但是还又中断磁通量（=通量转换）。

在德语中，通量转换机器还被称为“混合机器”，因为所述通量转换机器涉及由永久激励的同步机器和磁阻机器构成的组合。在公开文献DE 10 2011 121 174 Al中示例性地描述这种混合机器。

根据本发明的解决方案具有两个空气间隙，但是其中，转子构造为单个的“管”，所述管沿周缘方向交替地（im Wechsel）具有铁磁的和非铁磁的材料。