[发明专利]轴向磁通感应电机

说明书

发明领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所述的轴向磁通感应电 机。本发明尤其被开发来用作电动机，但是同时也讨论了不同的发电机实 施方式。

发明背景

轴向磁通电机本质上并不适于作为高速感应电机来应用，因为感应电 机的特性通常在电机里只有少数电极(两个或者最多四个)时才最好。然 而，两极方案经常不适于轴向磁通电机，因为定子绕组的端部绕组配置不 总是两极电机的功能性解决方案。因此，通常，高速轴向磁通电机也设计 为至少四极的结构。该情况下，定子轭(stator yoke)中的磁通量和绕组中 的电机电流必需沿切向方向流过电机内边缘和外边缘的四分之一，而不产 生转矩。

目前已知存在几种类型的轴向磁通电机。其优点在于，定子可通过缠 绕而由条带制成，因此材料的损耗非常小。轴向磁通电机的另一个优点在 于，电机变得非常短。在实际的实施方式中，尤其得到了永磁轴向磁通电 机。

本发明所属领域的已知技术已公布在美国专利3296475中。上述专利 描述了一种具有通过铸造制成的盘状转子的轴向磁通电机。该结构简单， 并且易于构造，但其主要缺点是，当其已处于适当高的转速下时，其耐用 性低。因此，该结构仅适用于低转速，所述转速通常在3000rpm以下。

专利申请WO2006/021616的轴向磁通感应电机已经消除了这些缺点， 其特征在于，盘状转子框架包括一个或多个圆板(circular plate)，所述圆 板由加工硬化的金属片(work-hardened metal sheet)比如轧制或其它方法 加工硬化的铝合金片加工而成。此类片的电导率好，比如其可能接近纯铝 的电导率35MS/m，并通常在15-28MS/m之间变化，且其相对磁导率为≈ 1。恰当的铝合金既耐用又具有好的电导率。纯铝比铝合金的导电性能好， 但其机械性能差，因此不能证明纯铝可用于高速电机中。

上面描述的根据专利申请WO2006/021616的电机耐用、简单，并且结 构紧凑，其可达到30000rmp或者更高的转速。因此，这些电机需要考虑 的唯一弊端在于其效率相对低，其量级大约为90％。

发明目的

本发明的目的是消除上述弊端。本发明的目的尤其在于介绍一种新颖 的轴向磁通感应电机，其能够提高电机效率几个百分点(percentage unit)， 甚至达到或超过95％。此外，在提高效率的同时，本发明的目的在于，既 防止电机过热又提高最大转速和电机功率。

发明概述

本发明的轴向磁通感应电机的特征在于权利要求1中将介绍的内容。

本发明的轴向磁通感应电机包括：

框架，

轴，其通过轴承装配到所述框架上，

盘状转子，其由所述轴支撑，以及

定子，其包括定子绕组，且在轴向方向上由所述框架支撑在所述转子 的第一侧面上。

所述盘状转子包括厚度基本均匀的圆形的非铁磁的转子框架，所述转 子框架由具有高电导率的材料制成，且包括均匀的内边缘和外边缘以及相 同材料制成的导体棒(conductor bar)，所述导体棒电连接所述内边缘和外 边缘，且所述导体棒连同所述内边缘和外边缘，除形成转子框架外，还形 成所述转子的鼠笼式绕组。在所述转子的内边缘和外边缘之间，存在多个 铁磁部件(ferromagnetic piece)，所述铁磁部件突出穿过框架板，并彼此在 空间上分隔适当的距离，以使得所述转子的径向导体棒适当地定位在铁磁 部件之间。根据本发明，每个铁磁部件在与所述定子相对的表面上具有一 表面板，此表面板的电阻率基本上高于所述铁磁部件的电阻率。采用此结 构，可以非常有效地防止转子表面上的涡电流。