[发明专利]永磁激励式电机

说明书

技术领域

本发明涉及永磁激励式电机。该电机具有定子和转子，定子包括定子线圈以及转子上设有永磁元件，或者转子包括转子线圈以及定子上设有永磁元件。

从EP 0218522A1可知，同步激励电机具有C形磁通轭（magnetic flux yoke）以及具有磁通导向件（guide pieces），它们轴向成排设置，并至少部分与转子的永磁体排成直线。

术语定义：

术语“永磁激励式电机”既可指发动机（motor），也可指发电机（generator）。该电机是否设计为回转机械或例如设计为线性发动机并不重要。另外，本发明既可以应用于内置转子式电机，也可应用于外置转子式电机。

背景技术

通常，在现有技术中，铁轭具有两个被线圈缠绕的臂（limb）。在电动机的情况中，流过线圈的电流将在两个臂中产生磁通。该磁通从一个臂开始穿过空气间隙而与转子的永磁元件相互作用，以及从一个臂开始穿过空气间隙进入另一个臂。该电机具有有限的功率密度。

从DE 19704769A1记载了一种永磁激励式电机，以及该电机具有定子和转子。其中，定子具有线圈排列（coil arrangement）以及转子上设有多个永磁元件。线圈排列具有绕组，该绕组环绕具有两个臂的磁通轭。设置在臂之间的是第一磁通导向件，它们彼此间隔开，并与臂的末端连成一直线。彼此相邻的永磁元件之间具有相反的磁场方向，而且永磁元件组合形成磁盘。第二磁通导向件设置永磁元件的侧边，以及背向臂的末端和第一磁通导向件。臂的末端以及第一和第二磁通导向件面向永磁元件，以在每种情况下形成空气间隙。在转子相对定子的具体位置中，永磁元件至少部分与至少一些第一或第二磁通导向件排成直线以及至少与臂的末端排成直线。

发明内容

将要获得的目的

本发明中的电机和它的变形的目的在于提供一种高效率的发动机或发电机，该发动机或发电机具有紧凑的结构以及高功率密度。

该目的的获得

为了实现该目的，提供了一种包括定子和转子的永磁激励式电机。在该情况中，定子具有线圈排列以及转子上设有多个永磁元件。作为其替代方案，也有可能是转子具有线圈排列以及定子上设有永磁元件。线圈排列具有至少一个绕组并至少部分环绕磁通轭（flux yoke）。该磁通轭具有至少一个臂（limb）。在每种情况下，在两个臂之间设置有磁通导向件，该磁通导向件彼此间隔开，并与臂的末端排成直线。永磁元件彼此相邻，并具有相反的磁场方向，组合后形成磁盘。磁通导向件还设置永磁元件的侧边，该永磁元件的该侧边背向臂。臂和磁通导向件面向永磁元件，并形成空气间隙。在转子相对定子的具体位置中，永磁元件至少部分与一些磁通导向件排成直线。

上述设置产生的效果是，磁通从磁通轭的一个臂开始，交替地流过导向件和穿过与导向件对齐的永磁元件后，到达磁通轭的另一个臂。在一种设计中，从磁通轭的一个臂开始的磁通穿过空气间隙到达磁盘。从磁盘开始，磁通分解（branch）成顺向平行（parallelwise）的分量，通过各个空气间隙后进入设置在磁盘两侧的第一和第二磁通导向件。随后磁通通过各个空气间隙后在磁盘中重新组合。磁通在磁盘到第一和第二磁通导向件之间不断重复分解和重新组合变换，直到到达磁通轭的另一个臂。该设计中，各个相邻的永磁元件相对于磁盘表面的径向设置，并且面向空气间隙。

在该情况的另一个设计中，磁通从磁通轭的一个臂开始，穿过空气间隙后进入磁盘。磁通从磁盘开始，穿过空气间隙后进入设置在磁盘另一侧的第二磁通导向件。随后磁通穿过空气间隙后返回进入磁盘，并且从这里开始穿过空气间隙后进入设置磁盘这侧的第一磁通导向件。磁通从磁盘到第一和第二磁通导向件之间的来回迁移重复进行，直到到达磁通轭的另一个臂。在该设计中，相邻永磁元件分别相对于面向空气间隙的磁盘的表面横向设置。