具有低質(zhì)量結(jié)構(gòu)的磁性活躍部件的電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電機(jī)，其包括；第一磁極（2），第一磁極包括多個層的布置，這些層的布置包括具有總體積Va的磁性活躍層（3）；第二磁極（4），其中第一磁極（2）和第二磁極（4）能夠彼此相對運(yùn)動；和氣隙（5），其在平行于這些層中的一個層的方向上從第一磁極（2）的對氣隙（5）限界的端部到第二磁極（4）的對氣隙（5）限界的端部具有長度lS；作為在電流回路（7）和磁回路（8）之間的耦合元件的電導(dǎo)體（6），其中在運(yùn)行時(shí)刻磁回路（8）包括第一磁極（2）、具有長度lS的氣隙（5）和第二磁極（4），它們被共同的有效磁通量穿流以用于電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換，其中該布置包括具有總體積Vi的磁性非活躍層（9），其具有小于磁性活躍層（3）的平均質(zhì)量密度，并且基本上通過重復(fù)周期p來給定在磁性非活躍層（9）和磁性活躍層（3）的布置中的序列，該周期具有確定的一系列磁性活躍層（3）和磁性非活躍層（9），其中空間分量k滿足條件0.5≤k≤0.8。此外，本發(fā)明涉及一種磁極部件、一種行駛工具和一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及一種用于制造電機(jī)的方法。
【專利說明】具有低質(zhì)量結(jié)構(gòu)的磁性活躍部件的電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的電機(jī)、一種根據(jù)權(quán)利要求12的前序部分所述的磁極部件、一種行駛工具和一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及根據(jù)權(quán)利要求15的前序部分所述的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的電機(jī)能夠用作驅(qū)動電機(jī)或發(fā)電機(jī)。越來越多地將電機(jī)用作驅(qū)動電機(jī)的理由是:對于常規(guī)的內(nèi)燃機(jī)而言，由于化石燃料稀少而必須尋找代替物。在此，作為化石燃料的替代物使用再生能源。因?yàn)椋偕茉丛跁r(shí)間上和位置上不是可持續(xù)提供的，必須將可再生能量轉(zhuǎn)換成可運(yùn)輸且可存儲的能量形式。在此，作為能量形式使用電能。借助于作為發(fā)電機(jī)工作的電機(jī)能夠從再生能源中來獲取電能，借助于導(dǎo)線來運(yùn)輸、在電池中緩存并且借助于具有高效率的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)化能動能。在此，發(fā)電機(jī)固定在承載結(jié)構(gòu)中，所述承載結(jié)構(gòu)必須經(jīng)受住再生能源的自然力。發(fā)動機(jī)必須是高效的，但是也能夠有效地使用在移動應(yīng)用中。對于將電機(jī)用作為發(fā)電機(jī)或發(fā)動機(jī)，期望盡可能高的功率密度，因?yàn)橄Ｍ鄬τ陔姍C(jī)質(zhì)量盡可能高的可輸出的功率。因此發(fā)電機(jī)的質(zhì)量越小，就能夠越低廉地制造承載機(jī)座。在如行駛工具中的移動應(yīng)用中的發(fā)動機(jī)中，能夠通過較小的運(yùn)動的質(zhì)量塊節(jié)約能量進(jìn)而成本有利地運(yùn)行行駛工具。
[0003]為此，至今為止在電機(jī)的磁性活躍部件中通過優(yōu)化金屬板截面幾何形狀和選擇金屬板的適當(dāng)?shù)牟牧?，?shí)現(xiàn)以通常不令人滿意的程度降低質(zhì)量。
[0004]因此,在雜志“antriebstechnik (驅(qū)動技術(shù))5/2011”第68-70頁中由作者Brand、Stahel和Vezzini描述了一種高功率永磁發(fā)動機(jī)，其中在定子和轉(zhuǎn)子中使用由鈷鐵材料制成的金屬板。該文章主要描述對于更高轉(zhuǎn)距的期望，與具有2.03特斯拉的由硅鐵材料制成的金屬板相比，所述期望借助由具有2.35特斯拉飽和極化的由鈷鐵合金制成的金屬板來實(shí)現(xiàn)。在此，最大轉(zhuǎn)矩能夠提高22%。在該文章的最后一段中討論:代替提高最大轉(zhuǎn)矩，能夠在最大轉(zhuǎn)矩相同的情況下降低發(fā)動機(jī)的體積進(jìn)而降低發(fā)動機(jī)的重量。
[0005]盡管上述文章描述了鈷鐵合金由于重量降低而已經(jīng)在近十年使用在航空工業(yè)中，然而通過使用鈷鐵合金實(shí)現(xiàn)的重量降低對應(yīng)于多種應(yīng)用而言還不是足夠的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)電機(jī)，使得在電機(jī)的性能相同的情況下實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低磁性活躍部件的質(zhì)量。該目的通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)包括:
[0008]-第一磁極，所述第一磁極具有多個層的布置，所述布置包括具有總體積Va的磁性活躍層；
[0009]-第二磁極，其中第一磁極和第二磁極能夠彼此相對運(yùn)動，和
[0010]-氣隙，所述氣隙在平行于這些層中的一個層的方向上從第一磁極的對氣隙限界的端部到第二磁極的對氣隙限界的端部具有長度Is ；
[0011]-作為在電流回路和磁回路之間的耦合元件的電導(dǎo)體，
[0012]其中在運(yùn)行時(shí)刻，磁回路包括第一磁極、具有長度Is的氣隙和第二磁極，它們被共同的有效磁通量穿流以用于電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換，其中布置包括具有總體積Vi的磁性非活躍層，所述磁性非活躍層具有小于磁性活躍層的平均質(zhì)量密度，并且在磁性非活躍層和磁性活躍層的布置中基本上通過重復(fù)周期P來給定序列，所述周期具有確定的一系列的磁性活躍層和磁性非活躍層，其中通過方程
[0013]k=Va/ (Va+Vi)限定的空間分量k滿足條件0.5≤k≤0.8。
[0014]電機(jī)包括第一磁極。磁極、尤其是第一磁極或第二磁極是在其周圍環(huán)境中磁場強(qiáng)度尤其高的位置。這由此來實(shí)現(xiàn)，即磁極包括永磁體或包括比磁極周圍導(dǎo)磁更好的材料來實(shí)現(xiàn)。因此優(yōu)選地，第一磁極或者還有第二磁極包括鐵磁材料、例如鐵、鈷、鎳或鐵氧體，以便在磁極中集中磁場。鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率明顯大于I。鐵氧體例如具有為4的相對磁導(dǎo)率。優(yōu)選地使用鐵的原因在于:鐵具有大于300的相對磁導(dǎo)率。通常，對于磁極應(yīng)用具有特殊特性的鐵材料、例如鐵硅合金或鐵鈷合金。此外，磁極能夠借助于通電的線圈來產(chǎn)生。
[0015]第一磁極包括多個層的布置，所述布置包括磁性活躍層。磁性活躍層理解為包括鐵磁材料的層。層中的布置是有利的，以便在磁通量快速改變的情況下在第一磁極或也在第二磁極中避免渦流損耗。
[0016]因?yàn)橥ㄟ^電機(jī)能夠進(jìn)行電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換，所以電機(jī)包括至少一個第一和第二磁極，這些所述磁極能夠彼此相對運(yùn)動并且通過氣隙間隔開。
[0017]此外需要至少一個電導(dǎo)體作為存在于電流回路和磁回路之間的耦合元件。
[0018]特別地，電導(dǎo)體包括多個線匝，因此在電流回路和磁回路之間存在更高的耦合。磁回路在運(yùn)行時(shí)刻包括第一磁極、具有長度Is的氣隙和第二磁極，它們被全部有效磁通量穿流以用于電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換。
[0019]電導(dǎo)體尤其以線匝形式例如包圍第一磁極或第二磁極。線匝是繞組的組成部分。
[0020]電機(jī)優(yōu)選包括另外的磁極。因此，能夠圍繞另外的磁極引導(dǎo)繞組。繞組能夠構(gòu)成為分散的繞組或者構(gòu)成為集中的繞組。此外，集中的繞組具有其相對于分散的繞組要求較少的結(jié)構(gòu)空間的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]第一磁極或第二磁極尤其是以相對于另外的磁極的方式布置，即第一磁極的或第二磁極的磁性活躍層位于具有另外的極的磁性活躍層的平面中。
[0022]如果第一磁極設(shè)計(jì)為齒，那么集中的繞組設(shè)計(jì)為齒線圈。應(yīng)用齒線圈的優(yōu)點(diǎn)是:將第一磁極與設(shè)計(jì)為齒的另外的磁極連接的磁軛比第一磁極的或另外的磁極的齒設(shè)計(jì)得更薄。因此，需要少量的磁性活躍材料。
[0023]在分散的繞組中，一個極具有由繞組包圍的至少兩個齒。
[0024]當(dāng)?shù)诙艠O與另外的磁極連接時(shí)，上述內(nèi)容類似地也適用于第二磁極。
[0025]如果第一或第二磁極與另外的齒連接，那么在兩個齒之間的間隙中能夠布置有兩個不同的齒線圈(雙層繞組)或者僅一個齒線圈(單層繞組)的電導(dǎo)體。
[0026]第一磁極能夠是定子的組成部分，并且第二磁極能夠是轉(zhuǎn)子的組成部分。第一磁極和第二磁極通過長度為Is的氣隙彼此隔開；在此，長度Is沿著平行于從第一磁極的對氣隙限界的端部到第二磁極的對氣隙限界的端部的多個層中的一個層的方向測量。特別地，第一磁極的對氣隙限界的端部是第一邊界面，所述第一邊界面對第一磁極進(jìn)行限界，并且第二磁極的對氣隙限界的端部是第二邊界面，所述第二邊界面對第二磁極進(jìn)行限界。氣隙Is的長度因此給出作為第一邊界面到第二邊界面的間距。第一磁極和第二磁極因此彼此相對地安置，使得其在將電機(jī)設(shè)計(jì)為直線機(jī)器的情況下能夠通過長度為Is的氣隙隔開地在平面中或在直線上彼此相對地移動進(jìn)而運(yùn)動。在將電機(jī)設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，轉(zhuǎn)子在大多數(shù)情況下與定子同心地可轉(zhuǎn)動地安置。定子在此能包括第一磁極并且轉(zhuǎn)子包括第二磁極。也可行的是，轉(zhuǎn)子包括第一磁極并且定子包括第二磁極。如果這樣構(gòu)造定子或轉(zhuǎn)子，使得其具有機(jī)械壓制的極，那么當(dāng)?shù)谝缓偷牡诙艠O彼此對置使得其在運(yùn)行時(shí)刻能夠由共同的有效磁通量穿流時(shí)才能夠測量具有長度Is的氣隙。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)中，與教義不同的是，盡可能大地選擇空間分量k (0.95…
0.98)，并且通過選擇相應(yīng)的材料而盡可能高地構(gòu)成飽和極化。因此嘗試:盡可能緊湊地構(gòu)造電機(jī)，以便在性能相同時(shí)、尤其在力輸出量相同的情況下實(shí)現(xiàn)降低重量。然而在根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)中已知:在磁性活躍層的間距方面明顯緊湊度較低的結(jié)構(gòu)僅引起性能的少量下降，相反，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的磁性有緣部件的質(zhì)量的顯著降低?；旧贤ㄟ^重復(fù)周期P以其序列布置的磁性活躍層和磁性非活躍層與用于空間分量k的條件相結(jié)合，令人驚訝地實(shí)現(xiàn):達(dá)到與在電機(jī)的磁性活躍部件的結(jié)構(gòu)緊湊的情況下幾乎同樣大的有效磁通量。其中基本上表明:在層的布置的序列中有局部偏差的情況下，出現(xiàn)性能的少量下降。層的序列中的涉及直至20%的層的偏差是局部的偏差。
[0028]通過選擇磁性活躍層的第一材料和磁性非活躍層的第二材料來實(shí)現(xiàn)降低質(zhì)量，其中所述第二材料具有小于第一材料的平均質(zhì)量密度。根據(jù)本發(fā)明由此實(shí)現(xiàn)降低質(zhì)量，即由第二材料構(gòu)成的磁性非活躍層具有在電機(jī)的磁性活躍部件的體積方面的顯著份額。因?yàn)榇判苑腔钴S層或磁性活躍層也能夠非均質(zhì)地構(gòu)造，所以考慮體積Va和Vi的平均質(zhì)量密度。
[0029]本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中說明。
[0030]因此特別地，本發(fā)明的一個設(shè)計(jì)方案是有利的，其中磁性活躍層具有厚度bAi，所述厚度基本上全部滿足條件bAi ( ls/4…ls/20。在該條件下由此出發(fā)，即當(dāng)在不同的磁性活躍層上平行于所述層地測量長度Is時(shí)，其僅具有較小的偏差，以至于對于長度Is而言能夠?qū)㈤L度Is的平行于磁性活躍層測量的數(shù)值的平均長度Is用于該條件。在具有可運(yùn)動磁極的電機(jī)中，通常本領(lǐng)域技術(shù)人員尋求構(gòu)成可運(yùn)動的磁極之間的具有盡可能恒定長度的氣隙的長度，以便實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)行方式。
[0031]如果磁性活躍層的厚度bAi滿足所述條件，那么在性能僅少量降低的情況下，實(shí)現(xiàn)將電機(jī)質(zhì)量相對于電機(jī)的磁性活躍部件的緊湊結(jié)構(gòu)顯著降低，特別地，能夠通過適當(dāng)?shù)剡x擇長度Is的特定的部分值、例如長度Is的從1/4至1/20的一小部分，在厚度bAi的條件中改進(jìn)電機(jī)的或應(yīng)用的質(zhì)量降低或其的機(jī)器類型的在此出現(xiàn)的性能降低。
[0032]磁性活躍層能夠在厚度bAi中彼此例如偏差至±20%，而這沒有導(dǎo)致對本發(fā)明的作用的明顯影響。
[0033]上述內(nèi)容同樣適用于磁性非活躍層。
[0034] 在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，在氣隙中，將永磁體布置在第二磁極的對氣隙限界的端部處，所述永磁體包括第一永磁體極和第二永磁體極，其中永磁體的第一永磁體極朝向第二磁極的限界的端部。因此，永磁體的第二永磁極在運(yùn)行時(shí)刻朝向第一磁極的對氣隙限界的端部。永磁體有利地固定在第二磁極上。這設(shè)計(jì)為力傳遞或形狀配合的連接或者這兩種連接類型的組合。節(jié)約空間的連接是將永磁體固定在第二磁極的對氣隙限界的表面上。
[0035]附加地，具有永磁體的設(shè)計(jì)方案除了將永磁體使用在電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換中的有利效果之外，提供能夠有效地將第一和第二磁極之間的氣隙選擇得更大的效果。因?yàn)橛来朋w在其相對磁導(dǎo)率方面幾乎表現(xiàn)如介質(zhì)空氣，所以這樣確定氣隙的長度ls，即假設(shè)在不存在永磁體的情況。
[0036]因此，永磁體的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了磁性活躍層的更大的厚度bAi。此外，也能夠更厚地設(shè)計(jì)磁性非活躍層。這引起，在制造根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)時(shí)，實(shí)現(xiàn)更高的相對精度，并且各個層本身具有更高的穩(wěn)定性并且在制造中能夠更加簡單地進(jìn)行操作。
[0037]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，磁性非活躍層是間隔件。間隔件有利地電絕緣地設(shè)計(jì)。間隔件能夠包括導(dǎo)電部件以用于機(jī)械增強(qiáng)，因?yàn)橐欢ǔ潭壬峡赡茉诖判曰钴S層之間點(diǎn)狀地出現(xiàn)導(dǎo)電連接，而并不使電機(jī)的特性變差。
[0038]可以這樣設(shè)計(jì)間隔件，即其非完全地填充磁性活躍層之間的空間，使得所述間隔件在磁性非活躍層中形成例如通道形式的空腔。因此，例如為氣體或液體的流體能夠流過間隔件之間以用于冷卻電機(jī)。因此，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)在性能相同的情況下具有更小的質(zhì)量，并且提供理想的冷卻可行性。流體有利地能夠冷卻繞組，所述繞組例如圍繞第一磁極或圍繞第二磁極布置。當(dāng)定子包括具有間隔件的根據(jù)第一磁極的磁極時(shí)，流體能夠穿過空腔到達(dá)至轉(zhuǎn)子，其中所述間隔件非完全地填充磁性活躍層之間的空間。
[0039]當(dāng)間隔件完全地填充磁性活躍層之間的空間時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)高穩(wěn)定性。間隔件是磁性非活躍層，所述磁性非活躍層能夠布置為齊平于磁性活躍層的置于氣隙處的端部。
[0040]全部所說明的間隔件能夠設(shè)計(jì)為中間板、儀表板、薄片或間隔薄片。特別地，這就是說，能夠?qū)﹂g隔件的表面相應(yīng)地進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，以便實(shí)現(xiàn)更好的冷卻作用或間隔件的更好的穩(wěn)定性。在質(zhì)量小的情況下，尤其通過由玻璃纖維強(qiáng)化的塑料(GFK)或碳纖維強(qiáng)化的塑料(CFK)構(gòu)成的間隔件來實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性。
[0041]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，磁性活躍層固定在磁性非活躍層上。由此，將磁性活躍層上的力的作用導(dǎo)入到磁性非活躍層中，并且從那里導(dǎo)入到轉(zhuǎn)子的或定子的另外的結(jié)構(gòu)中。因此，已經(jīng)能夠?qū)⒘υ诘谝淮艠O的對氣隙限界的端部出導(dǎo)入到磁性非活躍層中。單獨(dú)的磁性活躍層因此能夠具有較小的穩(wěn)定性，因?yàn)榱σ呀?jīng)能夠在對氣隙限界的端部處傳遞到磁性活躍層上。力的傳遞能夠形狀配合地例如通過相應(yīng)成型的表面或結(jié)構(gòu)化的表面在磁性非活躍層或磁性活躍層中進(jìn)行。磁性活躍層還有磁性非活躍層也能夠具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)化的表面，所述表面能夠彼此卡住。也能夠以力傳遞地實(shí)現(xiàn)將磁性活躍層固定在磁性非活躍層上。力傳遞的固定也能夠結(jié)合所描述的形狀配合的固定來應(yīng)用。磁性活躍層也能夠粘貼到磁性非活躍層上。尤其有利的是，磁性非活躍層和磁性活躍層大面積地相對設(shè)置。然后因此能夠應(yīng)用適宜的固定機(jī)構(gòu)，所述固定機(jī)構(gòu)局部地確保少量的固定但是在大面積上還確保充分的固定。
[0042]當(dāng)將磁性活躍層固定在磁性非活躍層上時(shí)，磁性活躍層能夠非常薄地設(shè)計(jì)。這實(shí)現(xiàn)以改進(jìn)的方式抑制渦流。由于所述磁性活躍層由于其在磁性非活躍層上的固定而采用磁性非活躍層的形狀，因此薄磁性活躍層也是可行的。[0043]優(yōu)選地，在此也能夠?yàn)榇判苑腔钴S層應(yīng)用玻璃纖維強(qiáng)化的塑料(GFK)或碳纖維強(qiáng)化的塑料(CFK)。這實(shí)現(xiàn)與承載結(jié)構(gòu)、例如在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)中也由該參量制成的殼體或行駛工具底盤的有利的連接。
[0044]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，磁性非活躍層通過梳狀結(jié)構(gòu)與承載結(jié)構(gòu)和/或至少一個另外的磁極連接。承載結(jié)構(gòu)尤其是定子的或轉(zhuǎn)子的組成部分。具有承載結(jié)構(gòu)的梳狀的連接實(shí)現(xiàn)承載結(jié)構(gòu)和磁性非活躍層之間的大面積的連接，所述磁性非活躍層實(shí)現(xiàn)非常良好的力傳遞，所述力作用到磁性非活躍層上，而不應(yīng)用高成本的連接機(jī)構(gòu)。
[0045]第一磁極與另一磁極的梳狀連接實(shí)現(xiàn)的是:制造各個磁極，并且所述磁極根據(jù)電機(jī)對定子和轉(zhuǎn)子的要求通過梳狀的連接來相互連接。
[0046]在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，磁極形成回路或者所述磁極多邊形地模擬所述回路。除各個磁極彼此間的梳狀的連接之外，附加地，連續(xù)的環(huán)能夠?qū)⒋艠O保持在其位置中。
[0047]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，電機(jī)包括具有第一磁極的定子和具有第二磁極的轉(zhuǎn)子。通過定子磁極中的至少一個的第一磁極形式的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，降低了定子的質(zhì)量。在其定子在磁性活躍部件上具有最大質(zhì)量的電機(jī)中，這是尤其有利的。如果定子的全部磁極和磁性活躍的部件的全部剩余部件、例如定子的磁軛，與層相關(guān)地如第一磁極那樣構(gòu)成，那么獲得極其低質(zhì)量的定子。
[0048]區(qū)段狀結(jié)構(gòu)的定子也是有利的，其中定子的磁極梳狀地彼此連接。定子在此由單個區(qū)段構(gòu)成。分區(qū)段的定子的優(yōu)點(diǎn)在于:例如在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，定子不必連續(xù)地沿著機(jī)器周向設(shè)計(jì)。定子能夠具有槽，這尤其在移動應(yīng)用中能夠用于優(yōu)化結(jié)構(gòu)空間。
[0049]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，電機(jī)包括具有第一磁極的轉(zhuǎn)子和具有第二磁極的定子。在該實(shí)施形式中，轉(zhuǎn)子具有小慣性力矩，因?yàn)檗D(zhuǎn)子的至少一個磁極如第一磁極那樣設(shè)計(jì)。在此，當(dāng)轉(zhuǎn)子的全部磁極如第一磁極那樣設(shè)計(jì)且轉(zhuǎn)子的全部磁性活躍部件、例如轉(zhuǎn)子的磁軛如第一磁極相對于層那樣設(shè)計(jì)時(shí)，才達(dá)到在本發(fā)明范疇中的最小的慣性力矩。具有小慣性力矩的轉(zhuǎn)子的實(shí)施形式尤其對于需要高的加速度的應(yīng)用是令人關(guān)注的。
[0050]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，電機(jī)是直線電機(jī)。在直線電機(jī)中，定子在一個平面中相對于轉(zhuǎn)子運(yùn)動。在直線電機(jī)中也可行的是，轉(zhuǎn)子在一個平面中相對于定子運(yùn)動。直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的區(qū)別特征通常是其不同的質(zhì)量。為了簡單地構(gòu)成轉(zhuǎn)子，在多種應(yīng)用中定子相對于轉(zhuǎn)子運(yùn)動。在此有利的是，定子包括第一磁極，以便在性能幾乎未改變的情況下降低運(yùn)動的質(zhì)量。由此達(dá)到更高的加速度。
[0051]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子相對于定子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子具有旋轉(zhuǎn)軸線，所述轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線安置在定子中。在轉(zhuǎn)子磁極和定子磁極之間存在氣隙ls。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線尤其設(shè)計(jì)為軸，使得電機(jī)輸出動能，或者能夠通過由外部力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動來產(chǎn)生電能。
[0052]旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子也能夠通過適合于直線電機(jī)的區(qū)段構(gòu)成。因此，區(qū)段部分地或完全多邊形地模擬定子的或轉(zhuǎn)子的彎曲的形狀。
[0053]所描述的有利的設(shè)計(jì)方案和下面還詳述的有利的設(shè)計(jì)方案能夠任意地相互組合。
[0054]因此，在本發(fā)明的一個有利的設(shè)計(jì)方案中，定子的和轉(zhuǎn)子的一些或全部磁極根據(jù)所說明的條件如根據(jù)本發(fā)明的第一磁極那樣設(shè)計(jì)為磁性活躍的和非活躍的層。因此，得到低質(zhì)量的電機(jī)，所述電機(jī)幾乎具有與帶有緊湊結(jié)構(gòu)的磁性活躍部件的電機(jī)相同的性能。[0055]當(dāng)電機(jī)具有根據(jù)權(quán)利要求所述的設(shè)計(jì)方案的特征時(shí)，本發(fā)明能夠與旋轉(zhuǎn)電機(jī)或直線電機(jī)的所基于的作用原理和結(jié)構(gòu)無關(guān)地設(shè)計(jì)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)的實(shí)例是異步電機(jī)、同步電機(jī)和換向電機(jī)。此外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，例如內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)器或外轉(zhuǎn)子機(jī)器作為結(jié)構(gòu)形式是可行的。因此，定子例如能夠與多于一個的轉(zhuǎn)子共同作用。同樣地，本發(fā)明能夠在交流電機(jī)或直流電機(jī)中實(shí)施。
[0056]此外，本發(fā)明、尤其是其設(shè)計(jì)方案能夠有利地與從現(xiàn)有技術(shù)中已知的、用于對電機(jī)減重的可行性進(jìn)行組合。所述可行性例如是優(yōu)化的、具有高飽和極化的磁性活躍材料或金屬板片。
[0057]所述目的也通過用于用作電機(jī)的第一磁極的磁極部件來實(shí)現(xiàn)。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的磁極部件包括多個層的布置，所述布置包括具有總體積Va的磁性活躍層，其中布置包括具有總體積Vi的磁性非活躍層，所述磁性非活躍層具有小于磁性活躍層的平均質(zhì)量密度，并且在磁性非活躍層和磁性活躍層的布置中基本上通過重復(fù)周期P來給定序列，所述周期具有確定的一系列的磁性活躍層和磁性非活躍層，其中通過方程
[0059]k=Va/ (V工+Vi)限定的空間分量k滿足條件0.5≤k≤0.8。
[0060]磁極部件的優(yōu)點(diǎn)和作用結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)來描述，因?yàn)榇艠O部件適合于針對電機(jī)的第一磁極來應(yīng)用。
[0061]所述目的也通過一種行駛工具來實(shí)現(xiàn)，所述行駛工具包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的行駛工具、尤其是陸上行駛工具、水上行駛工具和空中行駛工具包括根據(jù)本發(fā)明的尤其是所描述的設(shè)計(jì)方案的不同組合中的電機(jī)。因此，行駛工具針對所駛過的路段具有低能量消耗，所以嘗試將行駛工具的質(zhì)量保持得盡可能低。行駛工具的驅(qū)動器通常這樣設(shè)計(jì)，使得其主要在其標(biāo)稱負(fù)荷中運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的使用實(shí)現(xiàn)了在行駛工具中在驅(qū)動功率相同的情況下降低質(zhì)量。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)尤其有利地能夠使用在行駛工具中，其中以大約高于標(biāo)稱負(fù)荷20%的最大負(fù)荷使用電機(jī)。在超過標(biāo)稱負(fù)荷多于20%的負(fù)荷的情況下，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)也還能夠有利地使用在行駛工具中。然而，電機(jī)的負(fù)荷不應(yīng)當(dāng)超過雙倍的標(biāo)稱負(fù)荷。
[0064]在例如是機(jī)動車的行駛工具中，極其頻繁地對主驅(qū)動器加載交替的負(fù)荷。因此行駛工具例如在高交通流量的情況下或者在城市中由于交通燈切換而頻繁地加速并且再次制動。最常應(yīng)用的機(jī)動車總是還具有內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)相對于電機(jī)在行駛工具啟動時(shí)具有較小的加速力。交通參與者習(xí)慣具有內(nèi)燃機(jī)的行駛工具的行駛性能。在根據(jù)本發(fā)明的行駛工具中已知的是，在電機(jī)中的更小的最大負(fù)荷在交通參與者中并不產(chǎn)生認(rèn)可問題。與此相應(yīng)，尤其有利的是，能夠在機(jī)動車中使用根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)。
[0065]在軌道聯(lián)接的行駛工具、水上行駛工具或空中行駛工具中，行駛工具的驅(qū)動器主要加載恒定的負(fù)荷。因此，在根據(jù)本發(fā)明的行駛工具中在此能夠通過使用根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)進(jìn)行質(zhì)量方面的高度降低。
[0066]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，行駛工具、尤其是陸上行駛工具、水上行駛工具或空中行駛工具包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)作為混合驅(qū)動器的一部分。在此，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)用作主驅(qū)動器。當(dāng)行駛性能需要電機(jī)加載高于標(biāo)稱負(fù)荷20%的或雙倍的標(biāo)稱負(fù)荷時(shí)，能夠通過另一驅(qū)動器承擔(dān)更多負(fù)荷。
[0067]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，行駛工具、尤其是陸上行駛工具、水上行駛工具或空中行駛工具包括直接驅(qū)動器，所述直接驅(qū)動器包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)。電機(jī)包括驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸與轉(zhuǎn)子連接且直接與行駛工具的從動軸耦聯(lián)以用于使行駛工具運(yùn)動，這特別地就是說，從動軸和驅(qū)動軸以相同轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動。特別地，將轉(zhuǎn)子固定在驅(qū)動軸上。通過根據(jù)本發(fā)明避免傳動機(jī)構(gòu)連接本發(fā)明的電機(jī)，因此降低行駛工具的質(zhì)量進(jìn)而行駛工具的能量消耗下降。
[0068]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，行駛工具、尤其是陸上行駛工具、水上行駛工具或空中行駛工具包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)、尤其在所描述的設(shè)計(jì)方案的不同的組合形式中作為輔助驅(qū)動器，其例如用于車窗提升器或冷卻裝置。由于存在于行駛工具中的輔助驅(qū)動器非常小，總體上在根據(jù)本發(fā)明的行駛工具中可以實(shí)現(xiàn)顯著的重量節(jié)約。
[0069]本發(fā)明的目的也通過一種具有根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)，尤其在所描述的設(shè)計(jì)方案的不同的組合形式中包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)。此外，根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括翼片，所述翼片與電機(jī)的轉(zhuǎn)子機(jī)械地耦聯(lián)。在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，桅桿必須借助其承載結(jié)構(gòu)在風(fēng)力和彎曲負(fù)荷全部出現(xiàn)時(shí)可靠地在桅桿的上端部處承載質(zhì)量，而在桅桿上不會出現(xiàn)損壞。因此尋求，將桅桿端部上的負(fù)載保持得小。但是另一方面，希望將大型發(fā)電機(jī)安置在桅桿端部上，以便從風(fēng)力設(shè)備中獲取盡可能多的電能。因此，與具有低發(fā)電機(jī)功率的非常小的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備相比，設(shè)計(jì)具有高發(fā)電機(jī)功率的大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是成本適宜的。在根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，在桅桿端部上的質(zhì)量相同的情況下提供更高的發(fā)電機(jī)功率。轉(zhuǎn)子中應(yīng)用在其結(jié)構(gòu)方面對應(yīng)于第一磁極結(jié)構(gòu)的磁極具有下述特別的優(yōu)點(diǎn):風(fēng)力必須通過低質(zhì)量的轉(zhuǎn)子使更小的質(zhì)量運(yùn)動，以便使翼片處于運(yùn)動中。
[0071]此外，本發(fā)明的目的通過一種用于制造電機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0072]用于制造電機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的方法包括，
[0073]-選擇具有小于磁性活躍層的平均質(zhì)量密度的磁性非活躍層，
[0074]-根據(jù)條件0.5≤k≤0.8來確定空間分量k，
[0075]-確定周期P的一系列的磁性非活躍層和磁性活躍層，和
[0076]-基本上通過重復(fù)周期P來確定包括磁性活躍層和磁性非活躍層的布置。
[0077]根據(jù)本發(fā)明，該方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的制造，在性能與具有緊湊結(jié)構(gòu)的磁性活躍部件的電機(jī)相比少量降低的情況下，所述電機(jī)具有磁性活躍部件的質(zhì)量的顯著下降。
[0078]通過選擇用于磁性活躍層的第一材料和用于磁性非活躍層的、平均質(zhì)量密度小于第一材料的第二材料，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的降低。根據(jù)本發(fā)明由此實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的降低，即由第二材料制成的磁性非活躍層具有占電機(jī)的磁性活躍層的體積的顯著份額。因?yàn)榇判苑腔钴S層或磁性活躍層也能夠非均質(zhì)地設(shè)計(jì)，所以考慮平均質(zhì)量密度Va和Vi。
[0079]在用于制造電機(jī)的方法的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，確定磁性活躍層(3)的厚度bAi，從而滿足條件bAi ( ls/4…ls/20。
[0080]如果磁性活躍層的厚度bAi被確定為使得其滿足所述條件，那么在性能少量降低的情況下實(shí)現(xiàn)電機(jī)質(zhì)量相對于電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊的磁性活躍部件的顯著降低，特別地，能夠通過適當(dāng)?shù)剡x擇長度Is的特定的部分值、例如Is的從1/4至1/20的一小部分在厚度bAi的條件中改進(jìn)電機(jī)的或應(yīng)用的質(zhì)量降低或其機(jī)器類型的性能的在此出現(xiàn)的降低?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0081 ] 下面，根據(jù)在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)描述和闡明本發(fā)明。
[0082]圖1不出包括第一磁極的電機(jī)的一個實(shí)施方案，
[0083]圖2示出沿著圖3的線I1-1I的橫截面，
[0084]圖3不出作為直線電機(jī)的電機(jī)的一個實(shí)施方案，
[0085]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的直線機(jī)器與現(xiàn)有技術(shù)中的直線機(jī)器關(guān)于在所測量的電流中的所測量的發(fā)動機(jī)力方面的對比，
[0086]圖5示出具有間隔件的電機(jī)的一個實(shí)施方案，所述間隔件部分地填充磁性活躍層之間的空間，
[0087]圖6不出第一磁極和另一磁極的一個實(shí)施方案，
[0088]圖7示出作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)的一個實(shí)施方案，
[0089]圖8示出沿著圖7中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線VI1-VII的橫截面，
[0090]圖9示出磁極的一個實(shí)施方案，
[0091]圖10示出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一個實(shí)施方案，
[0092]圖11示出尤其在標(biāo)稱電流的情況下的標(biāo)稱力對于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)的對比。
【具體實(shí)施方式】
[0093]圖1不出電機(jī)I的一個實(shí)施方案，所述電機(jī)包括第一磁極2。第一磁極2具有多個層的布置，所述層包括磁性活躍層3和磁性非活躍層9，其中磁性非活躍層9具有小于磁性活躍層3的平均質(zhì)量密度。多個層的布置具有周期P。周期P具有確定的一系列磁性活躍層3和磁性非活躍層9。在圖1中，周期P始于兩個彼此緊隨的磁性活躍層3并且終止于磁性非活躍層9。多個層的布置基本上是重復(fù)周期P的。能夠從磁性活躍層3的總體積Va和磁性非活躍層9的總體積Vi中計(jì)算出的空間分量k在圖1中應(yīng)當(dāng)為三分之二。磁極2與第二磁極4相對置，從而構(gòu)成氣隙5。氣隙5具有長度Is，在平行于這些層中的一個層的方向上從第一磁極2的對氣隙5限界的端部到第二磁極4的對氣隙5限界的端部測量所述長度。圖1示出:磁性非活躍層9設(shè)計(jì)齊平于磁性活躍層3的置于氣隙5處的端部，并且為這些層的整體布置限定長度ls。此外，根據(jù)圖1的電機(jī)包括在作為在電流回路7和磁回路8之間的耦合元件的電導(dǎo)體6。電機(jī)6優(yōu)選包括包圍第一磁極2的線匝。圖1示出運(yùn)行時(shí)刻的電機(jī)I，磁回路8在所述運(yùn)行時(shí)刻包括第一磁極2、具有長度Is的氣隙5和第二磁極4,它們被共有的有效磁通量穿流以用于電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換。如果電機(jī)是發(fā)動機(jī)，那么通過在電流回路7中流動的電流在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁通量。磁通量引起第一磁極和第二磁極彼此相對運(yùn)動。因此實(shí)現(xiàn)將電流回路7中存在的電能到機(jī)械能的電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換，通過第一磁極2和第二磁極4的相對運(yùn)動而存在該機(jī)械能。
[0094]如果電機(jī)I用作為發(fā)電機(jī)，那么通過第一磁極2相對于第二磁極4的相對運(yùn)動引起共同的磁通量。磁通量然后引起電流在電流回路7中流動。因此，在該情況下，將第一磁極2相對于第二磁極4運(yùn)動的動能轉(zhuǎn)換成電流回路7中的電能。
[0095] 在根據(jù)圖1的實(shí)施方案中，未按比例地再現(xiàn)了磁性活躍層3的厚度bAi滿足條件bAi ( ls/4…ls/20。滿足條件例如表示bAi和bAi+2都滿足條件。[0096]電機(jī)I, 51,101的一個實(shí)施方案是根據(jù)圖2和3的直線機(jī)器。圖3不出，直線電機(jī)31包括定子32和轉(zhuǎn)子33。定子32包括多個磁極，其結(jié)構(gòu)相應(yīng)于第一磁極2。磁性活躍層3根據(jù)圖3通過一體地構(gòu)成定子磁軛35和多個齒部34的金屬板形成。在以第一磁極2類型形成磁極的齒34上固定有齒線圈36。在圖3中示例地繪制磁線圈36。為了實(shí)現(xiàn)磁流的一定分布，齒34中的一些不能夠具有齒線圈36。根據(jù)圖2和3的實(shí)施方案中的電導(dǎo)體6相應(yīng)于齒線圈36的線匝。
[0097]根據(jù)圖2和3的直線機(jī)器31的轉(zhuǎn)子33包括第二磁極4類型的多個磁極，所述磁極通過轉(zhuǎn)子磁軛33彼此連接并且包括永磁體20。永磁體20以其永磁極中的一個(北極或南極)鄰接于轉(zhuǎn)子磁軛39的上端部。從轉(zhuǎn)子磁軛39的所述上端部至齒34的自由端部測量氣隙ls。對于不同齒34測量的長度Is基本上是相同的。這表示:不同測量的Is的偏差對于直線機(jī)器31的功率特性不具有顯著的作用。
[0098]圖4針對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的直線機(jī)器31作為具有測量點(diǎn)的實(shí)線42和針對從現(xiàn)有技術(shù)中已知的直線機(jī)器作為具有測量點(diǎn)的虛線41示出所測量的發(fā)動機(jī)力與供電電流的相關(guān)性。
[0099]所應(yīng)用的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的直線機(jī)器31以簡單的方式設(shè)計(jì)為由三相直線發(fā)動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)部件組成的實(shí)驗(yàn)室樣品。因此，磁性非活躍層9僅是金屬的間隔件。金屬的間隔件通過彎曲定子32在一些端部上的金屬板來產(chǎn)生，從而將磁性活躍層9設(shè)計(jì)為空腔。在直線機(jī)器31中-如圖2中不出-對于一個周期P而言彼此疊加地排列厚度為0.5mm的兩個金屬板并且緊接于此形成厚度為0.5mm的空腔。長度Is為6mm，其中根據(jù)本發(fā)明的一個設(shè)計(jì)方案，永磁體20布置在氣隙內(nèi)部。永磁體20具有4mm的高度。
[0100]如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的，直線機(jī)器以與直線機(jī)器31相同的方式構(gòu)成，其中金屬板不被彎曲進(jìn)而代替磁性非活躍層9而使用金屬板。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的直線機(jī)器的定子具有現(xiàn)有技術(shù)中所追求的且通常較厚的板疊。
[0101]兩個直線機(jī)器的齒線圈36如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的三相直線機(jī)器中那樣互聯(lián)。
[0102]為了根據(jù)圖4進(jìn)行測量，兩個發(fā)動機(jī)分別供應(yīng)有以Arff測量的供應(yīng)電流I并且借助力測量盒測量以牛頓為單位的發(fā)動機(jī)力F3ttt5
[0103]隨著供應(yīng)電流的上升，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的直線電機(jī)31具有比現(xiàn)有技術(shù)中的類似的直線機(jī)器更小的發(fā)動機(jī)力。但是因此，發(fā)動機(jī)力的損失相對于現(xiàn)有技術(shù)中的直線機(jī)器而言較小。
[0104]圖11表明發(fā)動機(jī)力的損失較小。圖11示出發(fā)動機(jī)力參照現(xiàn)有技術(shù)中的直線機(jī)器的標(biāo)稱發(fā)動機(jī)力的關(guān)系。標(biāo)稱發(fā)動機(jī)力對應(yīng)于直線機(jī)器的額定負(fù)荷，并且通常能夠通過與額定速度相乘換算成標(biāo)稱功率。標(biāo)稱電流是當(dāng)直線機(jī)器構(gòu)成其標(biāo)稱發(fā)動機(jī)力時(shí)流動的供應(yīng)電流。
[0105]虛線111和虛線上的標(biāo)稱點(diǎn)110屬于現(xiàn)有技術(shù)中的直線機(jī)器。具有標(biāo)稱點(diǎn)115的點(diǎn)劃線114屬于與現(xiàn)有技術(shù)的直線機(jī)器結(jié)構(gòu)相同的直線機(jī)器，其中活躍的軌距bs (見圖2)相對于通過虛線111描述的直線機(jī)器的活躍的軌距降低到大約67%。所述直線機(jī)器具有減小了 67%的質(zhì)量。因此，能夠滿足更小質(zhì)量的需求，然而標(biāo)稱力降低到現(xiàn)有技術(shù)中的原始的直線機(jī)器的67%。
[0106]在作為實(shí)驗(yàn)室樣品的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的直線機(jī)器31中，標(biāo)稱發(fā)動機(jī)力相對于現(xiàn)有技術(shù)中的直線機(jī)器了降低小于10%。因此，在作為實(shí)驗(yàn)室樣品的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的直線機(jī)器31中實(shí)現(xiàn)質(zhì)量降低了 33%，而沒有顯著地降低發(fā)動機(jī)標(biāo)稱力。
[0107]圖5示出電機(jī)51的磁性非活躍層9的一個替選的實(shí)施方案，其中磁性非活躍層9是間隔件52。在此有利的是，將間隔件52布置在第一磁極2的對氣隙5限界的端部附近，以便降低第一磁極2的端部彎曲的可能性。為了達(dá)到間隔件52的限定的位置，所述間隔件能夠布置為齊平于磁性活躍層3的置于氣隙5處的端部。因?yàn)榈谝淮艠O2是穩(wěn)定的構(gòu)成物，所以間隔件52能夠固定在磁性有源層3上。
[0108]為了還更好地保護(hù)磁性活躍層3防止彎曲，能夠在層的全部方向上優(yōu)選均勻間隔地安置另外的間隔件52。
[0109]間隔件52的擴(kuò)展垂直于圖5的繪圖平面，這就是說，其在平行于磁性活躍層3伸展的并且不指向氣隙方向的一個方向或方向中的一個上能夠設(shè)計(jì)得比磁性活躍層3更短。這實(shí)現(xiàn):例如空氣或水的流體為了冷卻能夠沿平行于層中的一個的方向到達(dá)至第二磁極
4。因此，不僅能夠冷卻第一磁極2，而且也能夠冷卻第二磁極4。間隔件52能夠點(diǎn)狀地或以與磁性活躍層3的極其小的接觸面構(gòu)成，使得在平行于這些層的全部方向上能夠流動用于冷卻的流體。
[0110]圖6不出第一磁極2和第二磁極64的實(shí)施方案。磁性活躍層3固定在磁性非活躍層9上。固定能夠通過磁性活躍層3的表面和磁性非活躍層9的表面之間的粘結(jié)劑來進(jìn)行。由于面積大，可以將磁性活躍層3持久地且平面地固定在磁性非活躍層9上。磁性非活躍層9將作用于磁性活躍層3上的力的大部分導(dǎo)入到承載結(jié)構(gòu)61中。為了確保將磁性非活躍層9固定在承載結(jié)構(gòu)61上，并且將作用到磁性非活躍層9上的力導(dǎo)入到磁性承載結(jié)構(gòu)61中，應(yīng)用梳狀結(jié)構(gòu)62。
[0111]第一磁極2和另一磁極64之間的連接通過梳狀結(jié)構(gòu)63實(shí)現(xiàn)。
[0112]梳狀結(jié)構(gòu)62，63能夠單獨(dú)地通過形狀配合實(shí)現(xiàn)第一磁極2和另一磁極64之間的或磁性非活躍層9和承載結(jié)構(gòu)61之間的連接。根據(jù)需求，通過梳狀結(jié)構(gòu)62或63由力傳遞的結(jié)構(gòu)能夠輔助連接。這尤其能夠是粘結(jié)劑或具有一定粗糙度的表面結(jié)構(gòu)。
[0113]圖7示出旋轉(zhuǎn)電機(jī)71，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)71包括定子32和轉(zhuǎn)子33。定子磁軛35、齒34、轉(zhuǎn)子磁軛39和永磁體20的布置或永磁體20本身在形狀和功能方面匹配于旋轉(zhuǎn)電機(jī)71的設(shè)計(jì)。
[0114]圖8示出沿著線VII1-VIII的旋轉(zhuǎn)電機(jī)71的橫截面。轉(zhuǎn)子33在旋轉(zhuǎn)機(jī)器71中可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線81轉(zhuǎn)動地安置。特別地，軸沿著旋轉(zhuǎn)軸線81延伸，所述軸經(jīng)由軸承支撐在旋轉(zhuǎn)電機(jī)71的殼體上。
[0115]如果旋轉(zhuǎn)電機(jī)71作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，那么經(jīng)由軸將轉(zhuǎn)矩傳遞到轉(zhuǎn)子33上。轉(zhuǎn)子33通過定子32的磁極中的永磁體20產(chǎn)生有效磁通量，所述磁極具有如第一磁極2的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子32的單獨(dú)的或多個磁極由電導(dǎo)體6、尤其作為例如呈齒線圈形式的線匝來包圍。通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線81轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子33，定子32的一個或多個磁極中的有效磁通量經(jīng)受變化。該變化在電導(dǎo)體6中產(chǎn)生電流，使得在電流回路7中存在電能。
[0116]在作為發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)71運(yùn)行時(shí)，在定子32的如第一磁極2構(gòu)成的磁極中通過電導(dǎo)體6中的電流產(chǎn)生交替的有效磁通量。交替的有效磁通量引起轉(zhuǎn)子33圍繞旋轉(zhuǎn)軸線81轉(zhuǎn)動并且將轉(zhuǎn)矩輸出給與轉(zhuǎn)子33固定連接的軸上。因此，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。[0117]圖9示出用于用作為用于電機(jī)1，51，101的第一磁極2的磁極部件92的一個實(shí)施方案。磁極92包括多個層的布置。所述層包括磁性活躍層93和磁性非活躍層99，其中磁性非活躍層99具有小于比磁性活躍層93的平均質(zhì)量密度。這些層的布置具有周期P。周期P具有確定的一系列的磁性活躍層93和磁性非活躍層99。在圖1中，周期P始于兩個彼此緊隨的磁性活躍層93并且終止于磁性非活躍層99。這些層的布置基本上是重復(fù)周期P的。能夠從磁性活躍層3的總體積Va和磁性非活躍層9的總體積Vi中計(jì)算出的空間分量k在圖11中應(yīng)當(dāng)為三分之二。磁極92例如適合于用作為直線機(jī)器31和旋轉(zhuǎn)機(jī)器71中的第一磁極2。
[0118]圖10示出包括桅桿102的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備104，所述桅桿承載電機(jī)101。電機(jī)101是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)103與翼片100機(jī)械地耦聯(lián)。當(dāng)風(fēng)使翼片100運(yùn)動時(shí)，通過機(jī)械耦合將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到轉(zhuǎn)子33，103上。電機(jī)1，51，101通過轉(zhuǎn)子33，103的運(yùn)動產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備104能夠根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)配置。這表示，在轉(zhuǎn)子33，103上耦聯(lián)有多個翼片100，以便能夠最佳地使用風(fēng)力。此外，電機(jī)I，51，101也能夠在桅桿102的端部上安置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中常見的吊艙中。在一個根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中構(gòu)成電機(jī)1，51，101的由風(fēng)力發(fā)電設(shè)備104承載的定子32。因此，定子32具有相對于現(xiàn)有技術(shù)降低的質(zhì)量。因此，必須針對更小的靜力或動力設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備104的機(jī)械結(jié)構(gòu)。這具有下述優(yōu)點(diǎn),風(fēng)力發(fā)電設(shè)備104能夠更成本適宜地和/或以穩(wěn)定性方面更高的可靠性來制造。如果轉(zhuǎn)子33，103的磁極根據(jù)本發(fā)明如第一磁極那樣設(shè)計(jì)，那么轉(zhuǎn)子33，103具有更小的慣性力矩，使得其已經(jīng)能夠在風(fēng)力較小的情況下轉(zhuǎn)于旋轉(zhuǎn)中。因此，能夠借助根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備將風(fēng)能有效地轉(zhuǎn)換成電能。
[0119]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的行駛工具是包括根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)1，51，101的陸上行駛工具、水上行駛工具和空中行駛工具。行駛工具中的例如用于車床提升器或冷卻裝置的輔助驅(qū)動器配設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)1，51，101。此外，行駛工具通過根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)1，51，101來驅(qū)動，以便使行駛工具轉(zhuǎn)入運(yùn)動中并且保持該運(yùn)動。
[0120]在行駛工具的一個實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)1，51，101是行駛工具的基本上單獨(dú)地做功的主驅(qū)動器，以便將行駛工具置于運(yùn)動中并且保持該運(yùn)動。
[0121]在根據(jù)本發(fā)明的行駛工具的另一實(shí)施方案中，行駛工具是陸上行駛工具、水上行駛工具和空中行駛工具，所述行駛工具具有根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)作為混合驅(qū)動器的一部分。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)(1，51,101)包括: -第一磁極(2)，所述第一磁極具有多個層的布置，所述布置包括具有總體積Va的磁性活躍層(3); -第二磁極(4)，其中所述第一磁極(2)和所述第二磁極(4)能夠彼此相對運(yùn)動，和 -氣隙(5 )，所述氣隙在平行于這些所述層中的一個層的方向上從所述第一磁極(2 )的對所述氣隙(5)限界的端部到所述第二磁極(4)的對所述氣隙(5)限界的端部具有長度Is ； -作為在電流回路(7)和磁回路(8)之間的耦合元件的電導(dǎo)體(6)， 其中在運(yùn)行時(shí)刻，所述磁回路(8)包括所述第一磁極(2)、具有所述長度Is的所述氣隙(5)和所述第二磁極(4)，所述第一磁極、所述氣隙和所述第二磁極被共同的有效磁通量穿流，以用于電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換， 其特征在于，所述布置包括具有總體積Vi的磁性非活躍層(9)，所述磁性非活躍層具有小于所述磁性活躍層(3)的平均質(zhì)量密度，并且基本上通過重復(fù)周期P來給定在所述磁性非活躍層(9)和所述磁性活躍層(3)的所述布置中的序列，所述周期具有確定的一系列的所述磁性活躍層(3)和所述磁性非活躍層(9)，其中通過方程k=Va/ (VJVi)限定的空間分量k滿足條件0.5≤k≤0.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，所述磁性活躍層(3)具有厚度bAi，所述厚度基本上全部滿足條件bAi ( ls/4…ls/20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，在所述氣隙(5)中，在所述第二磁極(4)的對所述氣隙限界的所述端部處布置有永磁體(20)，所述永磁體包括第一永磁體極和第二永磁體極，其中所述永磁體的第一永磁體極朝向所述第二磁極(4)的限界的所述端部。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，所述磁性非活躍層(9)是間隔件(52)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，所述磁性活躍層(3)固定在所述磁性非活躍層(9)上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，所述磁性非活躍層(9)通過梳狀結(jié)構(gòu)(62，63)與承載結(jié)構(gòu)(61)和/或至少一個另外的磁極(64)連接。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，所述磁性非活躍層(9)非完全地填充所述磁性活躍層(3)之間的空間，或者所述磁性非活躍層(9)布置為齊平于所述磁性活躍層(3)的置于所述氣隙(5)處的所述端部。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)，所述電機(jī)包括具有所述第一磁極(2)的定子(32)和具有所述第二磁極(4)的轉(zhuǎn)子(33)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)，其中，所述電機(jī)包括具有所述第一磁極(2 )的轉(zhuǎn)子(33 )和具有所述第二磁極(4)的定子(32 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電機(jī)(I，51，101)，其中，所述電機(jī)(I，51，101)是直線電機(jī)(31)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電機(jī)(I，51，101)，其中，所述電機(jī)(I，51，101)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)(71)。
12.一種磁極部件(92)，應(yīng)用作為用于根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，.51，101)的第一磁極(2)，所述第一磁極具有多個層的布置，所述布置包括具有總體積Va的磁性活躍層(93)，其特征在于，所述布置包括具有總體積Vi的磁性非活躍層(99)，所述磁性非活躍層具有小于所述磁性活躍層(93)的平均質(zhì)量密度，并且基本上通過重復(fù)周期P來給定在所述磁性非活躍層(99)和所述磁性活躍層(93)的所述布置中的序列，所述周期具有確定的一系列的所述磁性活躍層(93)和所述磁性非活躍層(99)，其中通過方程k=Va/(V^Vi)限定的空間分量k滿足所述條件0.5≤k≤0.8。
13.—種行駛工具,包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1, 51,101)。
14.一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(104)，包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的電機(jī)(1，51，101)，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括翼片(100)，所述翼片與所述電機(jī)(1，51，101)的所述轉(zhuǎn)子(33，103)機(jī)械地耦聯(lián)。
15.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)的方法，其特征在于， -選擇具有小于所述磁性活躍層(3)的平均質(zhì)量密度的磁性非活躍層(9)， -根據(jù)所述條件0.5 ≤k ≤ 0.8來確定空間分量k， -確定周期P的一系列的所述磁性活躍層(93)和所述磁性非活躍層(9，99)，和 -基本上通過重復(fù)所述周期P來確定包括所述磁性活躍層和所述磁性非活躍層(9，99)的所述布置。
16.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(1，51，101)的方法，其中，確定所述磁性活躍層(3)的所述厚度bAi，從而滿足所述條件bAi ( ls/4…ls/20。
【文檔編號】H02K1/14GK103931080SQ201280035696
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月26日
【發(fā)明者】澤利科·賈杰蒂克, 格哈德·馬切爾科 申請人:西門子公司