[其他]轻型大功率电磁转换器

说明书

本发明涉及到一种电磁转换器，具体地说，涉及到一种能用作马达、交流发电机或发电机的轻型大功率电磁转换器。

众所周知，电磁转换器可用来把电功率转换成机械功率或把机械功率转换成电功率。我们知道，由于这是磁性部件和导电部件之间相对运动所造成的，所以这两种情况下产生功率的能力就使得人们把这一现象应用于例如马达，交流发电机和发电机上。

虽然人所共知，马达、交流发电机和发电机设备可以做得十分轻，且至少一些已知的轻型设备能在高速下运转，但这些设备不能在高速运转下产生大功率。例如，已知每磅重为0.6马力的高功率密度设备可以间歇性地运转，但这种设备在超过每磅1.0马力的高功率密度时，就不能持续运转了。

已知的电磁转换器设备在运转中还不能同时具有高转速和高转矩和/或不能提供足够的效率。此外，现有的壳体结构设备没有在电枢中采用分散排布的导体和分散状（dispersed    phase）的磁通传导部件，因而也就限于在低转速，即使是在高转矩下也只能得到低功率密度。

人们还熟知，电磁转换器包括一个定子和一个转子结构;这样的一个结构可以包括位于转子上的磁性部件（例如，见美国第3663850、3858071和4451749号专利），以及在定子上的磁性部件（例如，见美国第3102964、3312846、3602749、3729642和4114057号专利）。以前还提出了可采用两组极靴（polar    pieces）（例如见美国第4517484号专利）。

此外，以前提出过一个壳形转子（例如，见美国第295368、3845338和4398167号专利），以及还提出了一个双壳形转子结构（例如，见美国第3134037号专利）。

以前还提出了在马达电枢组件内利用一束导线来代替单根导体（例如，见美国第497001、1227185、3014139、3128402、3538364和4321494号专利以及英国第9557号专利）。所述的这种导线用于承受高电压和大电流和/或用于减小电流损耗、所谓的集肤效应以及由于涡流产生的发热;这种导线与实心的和/或叠片的铁心一起使用（例如，见美国第3014139、3128402号专利和英国第9557号专利）。

以前还提出过一种电磁转换器，其功率重量比可达到约每磅1.0马力（例如，见美国3275863号专利）。此外，众所周知，可用一种气体、流体、或一种流体和气体的混合物冷却马达，以增加其承载功率的能力（例如，见美国第4128364号专利）。

虽然，至今已提出来和/或已采用各种用于电磁转换器的结构，但是尚未发现这些转换器（至少在其某些应用中）是完全成功的，这包括提供一种能具有大功率的轻型转换器。

特别是，至少是部分地由于一种流行的解释理论，即在导体中的磁场很弱，先有技术并没有阐明需要将导体分散排布，以实现高速运转。但是已经发现，按照惯用的说法设置的导体，在恒定电流下转矩随转速增加而减小，其结果正好和通常所希望的转矩随转速的增加而保持一个高值（这正是本发明所要达到的效果）相反。

本发明提供了一个改进的电磁转换器，它的重量轻，且由于转换器能具有高功率密度，还能进行高功率转换。转换器能作为一台高效马达、交流发电机或发电机运行。本发明的转换器能在超过每磅1马力的高功率密度下持续运转。

每单位重量的高功率密度是借助于采用具有分散排布的导体的电枢组件实现的，其导体由分散状的磁通传导部件以一种方式分隔开，使之产生低的反（opposing）感应电流以及低的涡流，使转换器以高效率运转，且在高速运转期间维持高转矩。

在电枢相对于磁通产生部件运动时，在电枢的导电部分会形成电流（它通常称为涡流），这些电流会导致发热和集肤效应（总称为涡流损耗）。但是，这些电流还产生了另一个至今还未认识到的效应;由于这些电流改变了磁通流动方式，同时起到使转矩随着转速增加而减小的作用，在此把这个电流称为反感应电流。即使当这些电流产生的损耗是可接受的，亦能发生随着转速的增加而使这种功率转换的能力降低的情况;而在常规的作法中，并未提出像本发明的电磁转换器中所实行的把导体分散的建议。

本发明的一个目的是提供一种改进的电磁转换器。

本发明的另一个目的是提供一种轻型又具有高功率的改进的电磁转换器，该转换器具有高的功率密度。

本发明还有另一个目的是提供一种高效运转的改进的电磁转换器。

本发明还有另一个目的是提供一种具有每单位重量高功率密度的容量的改进的电磁转换器。