[发明专利]改进的用于永磁体发电机的转子

说明书

一种旋转发电机，包括：至少一个磁环对，所述至少一个磁环对包括之间具有间隙的第一磁环和第二磁环；一个线圈环，所述线圈环在所述间隙中；所述第一磁环和所述第二磁环以及所述线圈环具有一个公共轴线；所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自具有：一个围绕所述公共轴线间隔开、具有交替的面对所述间隙的北极和南极的主永磁体序列，一个磁环对的第一磁环和第二磁环的、具有面对所述间隙的不同磁极的对应的主永磁体跨越所述间隙面对彼此，使得磁通量线跨越所述对应的主永磁体之间的间隙，以及一个中间永磁体序列，所述中间永磁体中的每个被定位在两个主永磁体之间，每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个北极，所述北极面对所述两个主永磁体中的北极面对所述间隙的主永磁体的一侧，并且每个中间永磁体邻近所述间隙具有一个南极，所述南极面对所述两个主永磁体中的南极面对所述间隙的主永磁体的一侧，所述线圈环具有一个线圈序列，所述线圈序列围绕所述公共轴布置，使得当使所述磁环相对于所述线圈环旋转时，磁通量线切割多匝线圈并因此在所述线圈中感应电流，其中所述至少一个磁环对的所述第一磁环和所述第二磁环各自还包括一个铁磁材料的背板，所述主永磁体被定位在所述背板和所述间隙之间并且被安装到所述背板，使得邻近的主永磁体通过所述背板磁耦合至彼此。

下面的发明涉及被称为永磁体发电机类型的旋转发电机。在这些发电机中，在发电机的转子内使用永磁体来提供用于切割嵌入发电机的定子内的多匝线圈从而生成电功率的磁场。具体地，本发明涉及如共同未决的申请no.GB 1 320 623.0中所公开的轴向磁通永磁体发电机的形式。

在此共同未决的申请的发电机中，该发电机的转子包括至少一个磁环对，所述至少一个磁环对之间具有间隙，并且围绕每个环具有间隔开的永磁体序列——永磁体序列具有面对磁环对之间的间隙的交替的北极和南极，一个磁环对的第一环和第二环的对应的永磁体具有不同磁极，所述不同的磁极面对该间隙并且跨越该间隙面对彼此，使得磁通量线延伸跨越所述对应的永磁体之间的间隙。发电机的定子——被置于磁转子环之间的空气间隙中——包括由在圆周上的线圈序列形成的线圈环。定子环和转子环共用一个公共轴线，使得转子相对于定子的旋转导致在定子的线圈内感应电动势(emf)。

在这样的形式的永磁体发电机中，根据对弗莱明右手定则的理解，很明显，在定子线圈中感应的电动势直接取决于延伸跨越面对的磁体之间的空气间隙的磁通量的密度。然而，在上述共同未决的申请中公开的设计的发电机中，此通量的密度倾向于在面对的磁体的中央区域之间是它的最集中处，并且朝向它们的周缘显著减小。这是不利的，因为理想地，切割定子线圈的通量应尽可能地集中在面对的磁体之间的整个空间体积上，以使得感应的电动势最大化。

为了增大从极性相反的侧向间隔的磁体发出的通量的密度，已知这样的布置：其中第一和第二平行的典型条形磁体——它们在空间上彼此分离并且常规地跨越它们的前面和后面被磁化并且具有面向外的相反极性——将相对于所述第一和第二磁体磁性地向侧面地定位的又一个条磁体夹在之间。效果是增大从所述三个条组合的一个面发出的磁场，同时大幅减小或甚至消除从相反的面发出的场。有时被称为Halbach或Mallinson阵列的这样的组合的典型用途是在冰箱磁体中，其中期望的是强场仅在一侧上是普遍的。然而，由于将在下文中公开的原因，这些类型的布置的磁性几何形状对于本申请的、在前述共同未决的申请中公开的发电机的类型来说不是最佳的。