[發明專利]磁性極靴的支座

有效

• 申請號: 200980126084.0
• 申請日: 2009-05-12
• 公開（公告）號: CN102077442A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 斯圖爾特·大衛·卡爾弗利;大衛·詹姆斯·鮑威爾
• 申請（專利權）人: 馬格諾麥克斯有限公司
• 主分類號: H02K1/06
• 分類號: H02K1/06;H02K51/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 段迎春

技術領域

本發明大體上涉及磁性極靴支撐結構的新設計，所述磁性極靴支撐結構用在磁齒輪和諸如所謂的偽直接驅動機器之類的具有集成的磁齒輪裝置的機器上。

背景技術

與機械齒輪相比，磁齒輪具有顯著的優點，比如，沒有接觸表面、不需要潤滑、以及因此減少了維護并且提高了可靠性、固有的過載保護(由于齒輪在過大轉矩(torque)下無害地進行磁極滑動(pole?slide)、以及輸入軸和輸出軸在物理位置上隔開。在鐵損(例如，由極靴(pole?piece)中的渦電流所引起的)能夠最小化的情況下，磁齒輪同樣是高效率的。WO2007/125284中揭示了一種融合了高轉矩傳送能力和高效率的磁齒輪拓撲，其內容整體合并在此處。

參考WO2007/125284的圖1所示，可轉動磁齒輪100具有第一或者內部轉子102、第二或者外部轉子104和多個極靴106。第一轉子102包括支撐著第一數目的永磁體110的支座108。在圖1所示的磁齒輪中，第一轉子102包括被設置來產生在空間上變化的磁場的8個永磁體或者4個磁極對。第二轉子104包括支撐著第二數目的永磁體114的支座112。圖示的第二轉子104包括被設置來產生在空間上變化的磁場的46個永磁體或者23個磁極對。所述永磁體的第一數目和第二數目不同。相應地，在沒有磁極靴的情況下，在永磁體112和114之間幾乎沒有或者沒有有用的磁力耦合或者磁力相互作用，且會沒有凈轉矩，使得一個轉子的轉動不會引起另一個轉子的連續轉動。

極靴106用于允許永磁體110和114的磁場耦合在一起傳送轉矩。極靴106調制永磁體110和114的磁場，使得它們相互作用到一定程度，使一個轉子的轉動以嚙合的方式感應另一個轉子的轉動，即，速度會增加或減小，且轉矩會減小或者增大。

在齒輪內，所述三個元件中有兩個是轉動的，一個保持靜止。所述內部的高速轉子通常是轉動的，連接到高速的輸入/輸出軸上，極靴或者外部磁體兩者中的一個可以作為另一個轉子(連接到低速軸上)，另一個保持靜止。這兩種裝置提供了不同的齒輪速比(與行星齒輪的操作類似)。但是，在所述齒輪已經集成在電機中的偽直接驅動機器中，所述極靴通常是低速轉動的元件，一組磁體在定子上保持靜止。

在給定第一永磁體110和第二永磁體114的情況下，本領域技術人員明白如何選擇和設計極靴106來實現必要的磁電路或者磁耦合，使得第一轉子102和第二轉子104之間產生嚙合，例如，可從下述文獻理解，K.Atallah，D.Howe，″A?novel?high-performance?magnetic?gear″，IEEE?Transactions?on?Magnetics，Vol.37，No.4，pp.2844-2846，2001和K.Atallah，S.D.Calverley，D.Howe，″Design，analysis?and?realisation?of?a?high?performance?magnetic?gear″，IEE?Proceedings-Electric?Power?Applications，Vol.151，pp.135-143，2004，這些內容通過引用整體并入此處。

在可替換的實施例中，提供了一種結合有磁齒輪的電機/發電機。另外，包含在該裝置內的極靴可以被固定為定子或者作為轉子可以轉動。圖2顯示了這樣一種裝置的例子，它顯示的是這樣一種電機200的操作原理。

電機200包括具有支撐著第一多個永磁體206的支座204的第一轉子或者內部轉子202。在所示的實施例中，使用有10個磁極的永磁體。但是，實施例并不局限于使用這么多的永磁體。也可以實現使用別的數目的永磁體的其它實施例。電機200包括一個多鐵磁極靴形式的第二轉子208。極靴208被設置為，將第一/內部轉子202的永磁體206磁耦合到固定在各個輪齒214的極靴區域中的繞組定子212的外圍的多個永磁體210上，從而形成定子216。在所示的實施例中，繞組定子212的外圍固定有60個永磁體。所述實施例包括15個輪齒214，各具有繞組定子212的相應的外圍。應當理解的是，實施例不局限于這么多的永磁體和輪齒。可以實現包括其它數目的永磁體和輪齒的實施例。