具有不平行永磁体的转子设置和机电换能器制造技术

本发明专利技术涉及具有不平行永磁体的转子设置和机电换能器。描述了一种转子设置（100、200、300、400、500），其包括：支撑结构（101），其提供沿轴向方向（105）和圆周方向（107）延伸的安装表面（103），所述支撑结构适于绕所述轴向方向（105、109）旋转；在第一圆周区域（113）被设置在所述安装表面处的第一永磁体系统（111）；在第二圆周区域（117）被设置在所述安装表面处的第二永磁体系统（115）；其中在第一轴向位置（121）处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离（119）不同于在第二轴向位置（127）处在所述第一磁体系统和所述第二磁体系统之间的圆周距离（125）。

【技术实现步骤摘要】
具有不平行永磁体的转子设置和机电换能器
本专利技术涉及转子设置和机电换能器，具体地涉及发电机，其中永磁体以不平行方式被设置成相对于轴向方向偏斜或倾斜。
技术介绍
机电换能器，例如电动马达或发电机，将机械能（具体地旋转能量）转换成电能，或者反之亦然。由此，定子部分可以包括环状设置的齿，导体绕所述齿缠绕以形成多个环状设置的线圈。具体地，齿和线圈可以被设置成圆筒形构造。转子设置可以绕轴线旋转，该轴线处于相对于定子部分的圆的中心。转子设置可以包括多个永磁体或永磁体系统。当转子设置相对于定子旋转时，由于运动的永磁体的原因，可以在线圈内感生电压。感应的电压可以提供电能。在机电换能器中或在电机中，在操作期间会出现若干振动或振动模式。振动可以是由于磁通量波与定子槽的相互作用（即齿槽转矩）所导致的。减少这种振动（具体地扭转振动）的常规方法是使得磁体相对于轴向方向偏斜或倾斜一适当的斜角，该斜角可基于定子部分的齿距而定。不过，已经观察到常规电机或常规机电换能器或用于机电换能器的常规转子设置不能够适当地减少操作期间发生的所有类型的振动。具体地，常规机电换能器在操作期间仍会呈现显著的轴向振动。存在对于转子设置和机电换能器特别是发电机的需求，其中机电换能器的振动被减少并且其中具体地轴向振动减少。
技术实现思路
通过独立权利要求的主题满足这种需求。从属权利要求指明了本专利技术的有利实施例。根据本专利技术的实施例，提供一种转子设置，包括：支撑结构，其提供了沿轴向方向和圆周方向延伸的安装表面，支撑结构适于绕轴向方向旋转；在第一圆周区域被设置在安装表面处的第一永磁体系统；在第二圆周区域被设置在安装表面处的第二永磁体系统；其中在第一轴向位置处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离不同于在第二轴向位置处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离。转子设置可以用于机电换能器，例如电动马达或发电机。发电机可以具体地用于风力涡轮机以便将由于风冲击在多个转子叶片上而产生的机械能转换成电能，该电能之后可以被供应到公用事业电网，其继而可以向多个用户提供电能。具体地，转子设置可以构成圆周区段，可以由所述圆周区段组装环状转子设置。替代性地，转子设置可以表现为完整的环状结构，具体是具有圆形形状作为主要（横截面）形状的圆筒形结构。支撑结构可以被提供用于支撑或保持或安装永磁体系统。当转子设置被用于或被组装成机电换能器时，轴向方向可以对应于（或可以平行于）旋转轴线，在操作期间转子设置预计绕该旋转轴线旋转。圆周方向垂直于轴向方向，并且径向方向垂直于轴向方向且还垂直于圆周方向。在完整的环状转子设置中，多个永磁体系统可以沿圆周方向并排设置以便均匀地间隔开并且以便绕完整的转子设置的整个圆周（即圆形圆周）均匀地分布。具体地，转子设置可以是外部转子设置，其中转子设置旨在被设置成从定子部分径向向外，或者转子设置可以被调整成内部转子设置，当被组装成机电换能器时其旨在被设置成相对于定子径向向内。第一（和/或第二）永磁体系统可以由单个整体成形的磁体构成，或者可以由多个单独的磁体构成，其中所述多个单独的磁体沿轴向方向或沿相对于轴向方向倾斜的方向并排设置，具体地彼此相邻地设置。第一永磁体系统以及第二永磁体系统可以使用适当固定器械（例如螺钉或螺栓）被固定到安装表面。具体地，第一永磁体系统可以被赋予第一主要延伸方向，该第一主要延伸方向是第一永磁体系统延伸所沿的方向。由此，主要延伸方向可以由直线限定，该直线最佳地匹配第一永磁体系统的多个轴向横截面的多个横截面中心。由此，横截面中心可以具体地被限定成第一永磁体系统的所考虑轴向横截面的几何横截面中心或质心或磁心。具体地，第一永磁体系统的第一主要延伸方向可以平行于轴向方向或可以相对于轴向方向倾斜一斜角，该斜角限定第一主要延伸方向沿圆周方向相对于轴向方向的偏差。第二主要延伸方向也可以以类似方式被分配给第二永磁体系统。具体地，第二主要延伸方向可以平行于轴向方向或者可以相对于轴向方向倾斜（具体地另一个）斜角，该斜角限定第二主要延伸方向沿圆周方向距轴向方向的偏差。具体地，第一永磁体系统和第二永磁体系统可以被设置在安装表面处以使得第一主要延伸方向不平行于第二主要延伸方向。在特定轴向位置处第一磁体系统和第二磁体系统之间的距离可以相关于在所考虑的轴向位置处第一磁体系统的横截面中心和第二磁体系统的横截面中心之间的距离，或者可以相关于第一磁体系统的边缘和第二磁体系统的边缘之间的距离。此外，第一磁体系统和第二磁体系统之间的距离可以相关于或可以等于在所考虑的轴向位置处第一磁体系统的横截面的磁心和在所考虑的轴向位置处第二磁体系统的横截面的磁心之间的距离。由于分别在第一轴向位置和第二轴向位置处第一磁体系统和第二磁体系统之间的不同圆周距离的原因，第一磁体系统和第二磁体系统不平行于彼此延伸，具体地第一主要延伸方向不平行于第二主要延伸方向。在第一永磁体系统和第二永磁体系统的这种设置的情况下，可以减少机电换能器的扭转振动，且同时不导致显著的轴向振动。具体地，第一永磁体系统和（周向相邻的）第二永磁体系统可以形成磁极对。根据本专利技术的实施例，第一永磁体系统沿圆周方向相对于轴向方向倾斜，具体地倾斜一斜角，其中第二永磁体系统沿相反圆周方向相对于轴向方向倾斜，具体地倾斜所述斜角。具体地，第一永磁体系统的第一主要延伸方向可以沿圆周方向相对于轴向方向倾斜并且具体地第二永磁体系统的第二主要延伸方向可以沿相反圆周方向相对于轴向方向倾斜。此外，相对于轴向方向的倾斜可以具有相同的量但是可以具有不同符号，即当第一永磁体系统相对于轴向方向倾斜角度+Φ时第二永磁体系统可相对于轴向方向倾斜角度-Φ。在永磁体系统的这种具体构造或设置中，由于磁通量与定子槽相互作用导致的切向力分量可以沿轴向长度被平衡，从而导致沿切向（圆周）方向具有零或非常小的净合力，从而最小化扭转振动和噪音排放。因此，当求和沿第一永磁体系统的延伸度上的所有力时沿径向方向作用在第一永磁体系统上的力可以抵消。此外，当求和沿第二永磁体系统的延伸度上的所有力时作用在第二永磁体系统上的所有力（具体地径向力）也可以抵消。此外且具体地相比于常规系统，由于第一永磁体系统和第二永磁体系统相对于轴向方向沿不同方向倾斜，在特定轴向位置施加在（邻近或相邻）第一永磁体系统和第二永磁体系统上的力可以抵消。即，当考虑特定轴向位置时，当沿圆周方向（在至少两个或多个磁体系统上）求和时，作用在转子设置的多个磁体系统上的（径向）力可以抵消。因此，可以减少转子结构的全局轴向振动。具体地，因为沿圆周方向的所有永磁体的激励力不具有相同取向（即全部径向指向外或全部径向指向内），而是具有交替取向，以致在第一永磁体系统处的一个力会径向指向外而作用在第二永磁体系统上的力会径向指向内，以致当绕或沿圆周方向求和时产生为零的净力，因此可以减少“1”阶圆周模式或者根据“1”阶圆周模式的振动。因此，可以减少低阶振动模式（即“1”阶圆周振动模式），这会增加结构的刚性，以便减少振动幅度和噪音排放。此外，可以减少（1,1）振动模式，第一元素表明振动的圆周模式且第二元素表明振动的轴向模式。具体地，可以显著减少轴向振动。在常规人字形/鱼骨形（Herring-Bone）磁体设置中，磁体相对于轴向方向偏斜，但是磁体彼此平行取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子设置（100、200、300、400、500），所述转子设置包括：支撑结构（101），所述支撑结构提供沿轴向方向（105）和圆周方向（107）延伸的安装表面（105），所述支撑结构适于绕所述轴向方向（105、109）旋转；在第一圆周区域（113）被设置在所述安装表面处的第一永磁体系统（111）；在第二圆周区域（117）被设置在所述安装表面处的第二永磁体系统（115）；其中在第一轴向位置（121）处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离（119）不同于在第二轴向位置（127）处在所述第一磁体系统和所述第二磁体系统之间的圆周距离（125）。

【技术特征摘要】
2012.04.20 EP 1216493881.一种外部转子设置（100、200、300、400、500），所述外部转子设置包括：支撑结构（101），所述支撑结构提供沿轴向方向（105）和圆周方向（107）延伸的安装表面（103），所述支撑结构适于绕所述轴向方向（105、109）旋转；在第一圆周区域（113）被设置在所述安装表面处的第一永磁体系统（111）；在第二圆周区域（117）被设置在所述安装表面处的第二永磁体系统（115）；其中在第一轴向位置（121）处在第一永磁体系统和第二永磁体系统之间的圆周距离（119）不同于在第二轴向位置（127）处在所述第一永磁体系统和所述第二永磁体系统之间的圆周距离（125），其中所述第一永磁体系统（411）包括在第一区段（439）和第二区段（441）之间的扭结（443），并且其中所述第一区段和所述第二区段沿不同方向（445、446）延伸。2.根据权利要求1所述的外部转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统沿所述圆周方向相对于所述轴向方向倾斜斜角（Φ1），其中所述第二永磁体系统沿相反圆周方向相对于所述轴向方向倾斜所述斜角（Φ2）。3.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述圆周距离（119、125）从所述第一轴向位置（121）向所述第二轴向位置（127）连续增加，或以阶梯方式增加。4.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述圆周距离（119、125）从所述第一轴向位置（121）向所述第二轴向位置（127）线性增加。5.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述圆周距离从所述第一轴向位置（421）向第三轴向位置（422）连续增加，或以阶梯方式增加，其中所述距离从所述第三轴向位置（422）向第二轴向位置（427）连续减小，或以阶梯方式减小。6.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述圆周距离从所述第一轴向位置（421）向第三轴向位置（422）线性增加，其中所述距离从所述第三轴向位置（422）向第二轴向位置（427）线性减小。7.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统（111）和所述第二永磁体系统（115）在所述安装表面（103）延伸过相同的轴向区域（121、127）。8.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统至少包括设置在所述第一轴向位置的第一部分和设置在所述第二轴向位置的第二部分，并且/或者其中所述第二永磁体系统至少包括设置在所述第一轴向位置的第一部分和设置在所述第二轴向位置的第二部分。9.根据权利要求1或2所述的外部转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统构成单个...

【专利技术属性】
技术研发人员：M基米亚贝吉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：