[发明专利]用于机电换能器的定子装置、机电换能器和风力涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及用于机电换能器的定子装置，涉及使用该定子的机电换能器，并涉及使用该机电换能器作为发电机的风力涡轮。

背景技术

机电换能器是将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的机器，例如电动机或发电机。例如，尽管电动机将电能转换成机械能，发电用的发电机将机械能转换成电能，然而，两种类型的机电换能器都使用磁场连同导体来实现能量转换。特别地，改变由磁场产生的磁通量可在导体的各点之间感应出电压，从而产生代表电能的电流。

机电换能器可包括定子装置和转子装置。定子装置可代表机电换能器的固定部分，而转子装置可代表机电换能器的相对于定子装置运动（特别是相对于定子装置旋转）的一部分或多部分。转子装置由此可包括磁体，例如永磁体，其相对于包括在定子装置中的一个或多个线圈旋转。

有多种不同类型的发电机，这些发电机的区别在于磁场的主要部分相对于转子装置的旋转轴线的方向。在所谓的径向通量发电机中，磁场主要部分的磁场线沿垂直于轴向方向的径向方向定向，其中轴向方向代表转子装置的旋转轴线的方向。相反，在所谓的轴向通量发电机中，磁场主要部分的磁场线至少近似平行于轴向方向。为了实现磁场线的这种定向，包括在转子装置中的磁体必须被适当地布置。特别地，连接两个磁极的连接线可至少近似平行于轴向方向取向。

还根据磁体的取向，包括在定子装置的线圈也必须被适当地布置，使得穿过线圈的磁通量被最大化。特别地，小的间隙可形成在转子装置的磁体与定子装置的线圈之间。

轴向通量发电机的优点可在于，磁通量沿着转子装置的轴向方向取向。这可基本上消除或减少传统的齿槽问题。

可能主要的是，使转子装置的磁体与定子装置的线圈之间的气隙保持恒定，使得轴向磁通量可对于穿过定子装置的线圈的每一个磁体而言是均匀的。为了使发电机的效率最大化，气隙的尺寸可非常小，例如几毫米。然而，转子装置相对于定子装置的任何未对准和/或任何运动或偏转可能造成交变的轴向磁通量，并甚至可能对发电机的各部件造成损坏。对于具有增大直径的发电机而言，该问题可能甚至更严重，这是因为即使转子装置的旋转轴线的很小的未对准也可能导致径向外部部分的运动或偏转，其与直径成比例，从而使得这些运动或偏转的量可能不能忍受或者可能导致转子装置的各部件和定子装置的各部件的碰撞。

文献WO 2009/071843公开了轴流式旋转电机，其中填充材料已被添加到旋转磁体与固定线圈之间的气隙中。

然而，已观测到，传统发电机仍经受有关效率和耐久性的缺点。可能需要这样的用于机电换能器的定子装置，该定子装置当用在机电换能器中时改进了换能器的操作，特别是有关其效率和耐久性方面。进一步，可能需要这样的机电换能器，该机电换能器至少部分地消除现有技术中观测到的由转子装置相对于定子装置的未对准和/或偏转所产生的问题。

发明内容

根据实施例，提供了用于机电换能器，特别是用于风力涡轮的发电机的定子装置，其中所述定子装置包括基座结构；线圈保持器；安装在所述线圈保持器处的线圈；以及将所述基座结构和所述线圈保持器相对于彼此柔性连接的柔性元件。定子装置可适用于轴向磁通机电换能器或径向磁通机电换能器。基座结构可包括框架或壳体，并可用作对整个定子装置的支撑结构或保持器。线圈保持器可包括线圈支撑结构，其具有的形状使得线圈可被施加和/或支撑。特别地，线圈支撑结构可具有线圈可配合在其上的杆状形状，例如圆柱形状、或立方体形状或类似物。

线圈可由线丝制成，该线丝与芯部一样包括诸如铜的导电材料，并进一步包括涂覆在导电材料上的绝缘层。线圈可由所述线丝的一个或多个绕组形成，其中形成所述线圈的绕线线丝可具有环状或环形形状，其具有环状线圈的内表面，该内表面平滑地配合到所述线圈支撑结构的外表面。线圈可通过使用例如粘合剂或其他固定装置被固定至线圈保持器。

柔性元件可在该柔性元件的第一区域被固定在所述基座结构，并在该柔性元件的可与第一区域分隔开的第二区域处被固定到线圈保持器。线圈保持器能够由于使用柔性元件与基座结构柔性连接从而相对于基座结构运动。线圈保持器相对于基座结构的可能运动或移位的量可取决于柔性元件的第一区域与所述柔性元件的第二区域之间的距离。柔性元件可包括可变形的柔性材料。特别地，柔性元件可变形到这样的程度，即：使其沿一个方向的范围或尺寸的改变可达100%、可达70%、可达50%、可达10%。特别地，柔性程度可取决于特定的所需应用。