專利名稱：風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及ー種電機(jī)，包括繞給定軸線旋轉(zhuǎn)且包括旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子以及固定到該旋轉(zhuǎn)體的多個(gè)永磁體。
背景技術(shù)：
通常安裝在風(fēng)輪機(jī)上的上述類型的電機(jī)巨大，而且效率與永磁體的溫度成反比，永磁體的磁場強(qiáng)度隨溫度升高而降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個(gè)目的在于提供ー種被設(shè)計(jì)為有效地冷卻永磁體的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，提供一種風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子，其圍繞給定軸線旋轉(zhuǎn)且包括旋轉(zhuǎn)體；多個(gè)永磁體，其裝配于旋轉(zhuǎn)體；多個(gè)冷卻通道，其靠近永磁體；以及多個(gè)導(dǎo)熱體，每個(gè)導(dǎo)熱體定位成部分地接觸至少ー個(gè)永磁體并且部分地位于冷卻通道內(nèi)。永磁體產(chǎn)生的熱由此通過傳導(dǎo)而部分地傳遞到冷卻通道內(nèi)，并通過冷卻流體帶走。通過靠近永磁體的冷卻通道以及導(dǎo)熱體兩種方式實(shí)現(xiàn)熱傳遞。導(dǎo)熱體可定位成以各種配置接觸永磁體。例如,每個(gè)導(dǎo)熱體可定位成接觸ー個(gè)或多個(gè)永磁體，或者接觸兩個(gè)軸向或徑向?qū)?zhǔn)的永磁體。各種可用的導(dǎo)熱體配置使得本發(fā)明更通用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，姆個(gè)永磁體具有用于容納導(dǎo)熱體的支座。該特征提供了大面積的導(dǎo)熱體-永磁體接觸面，這通過永磁體與導(dǎo)熱體之間的傳導(dǎo)改進(jìn)了熱交換。在本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施方式中，導(dǎo)熱體為熱管(heat pipe)。已經(jīng)證明熱管作為熱交換器而特別適合于此類應(yīng)用，因此單位時(shí)間和面積內(nèi)傳遞大量的熱。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)合理，導(dǎo)熱體最好制成為大致直桿的形式并且徑向定位，這不會在冷卻通道內(nèi)產(chǎn)生明顯的負(fù)載損失。冷卻翅片還便利地沿著位于冷卻通道內(nèi)的導(dǎo)熱體的一部分設(shè)置。冷卻翅片優(yōu)選地平行于給定軸線，以在不明顯地增加沿著冷卻通道的冷卻流體流動的負(fù)載損失的條件下提高熱交換效率。在本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，每個(gè)冷卻通道在旋轉(zhuǎn)體與至少ー個(gè)永磁體之間軸向延伸。將冷卻通道靠近永磁體定位極大地提高了冷卻流體的效能。冷卻通道優(yōu)選地包括第一冷卻通道，每個(gè)第一冷卻通道軸向延伸并由ー排永磁體、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)體的圓柱壁以及用干支撐永磁體的兩個(gè)夾片界定。冷卻流體與一排永磁體的直接接觸使得去除大量的熱。
在ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，冷卻通道包括第二冷卻通道，每個(gè)第二冷卻通道由兩排徑向隔開的永磁體界定。這種配置使得同時(shí)冷卻兩排永磁體。 該電機(jī)有利地具有分段結(jié)構(gòu)。更具體地，轉(zhuǎn)子包括多個(gè)扇片，每個(gè)扇片平行于給定軸線延伸并且與至少ー個(gè)冷卻通道相關(guān)。因此，每個(gè)活動扇片獨(dú)立于其他的活動扇片而被冷卻。在本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子包括多個(gè)活動扇片，每個(gè)活動扇片包括兩 個(gè)磁導(dǎo)引(magnetic guide);并且兩排徑向隔開的永磁體被夾在兩個(gè)磁導(dǎo)引之間。這還使得有效地冷卻磁導(dǎo)引。本發(fā)明可有利地用于直接驅(qū)動式風(fēng)輪機(jī)中，其中，支撐多個(gè)葉片的輪轂直接連接至旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子。在這類大型機(jī)械中，轉(zhuǎn)子冷卻對機(jī)械效率具有重要影響；并且對于給定的風(fēng)輪機(jī)的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子通常難以冷卻，尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)吋。


將通過實(shí)例并參照附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)非限制性實(shí)施方式，附圖中圖I示出了包括根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的風(fēng)輪機(jī)的局部剖視圖，為了清楚，去掉了一些部件；圖2示出了圖I中旋轉(zhuǎn)電機(jī)的細(xì)節(jié)的放大前視圖，為了清楚，去掉了ー些部件；圖3至圖5以立體方式示出了連接永磁體和導(dǎo)熱體的各種方式的放大視圖，為了清楚，去掉了ー些部件；圖6示出了圖2的變型的前視圖，為了清楚，去掉了ー些部件。
具體實(shí)施方式

圖I中的數(shù)字I整體表示用于產(chǎn)生電能的風(fēng)輪機(jī)。風(fēng)輪機(jī)I包括支撐結(jié)構(gòu)2、發(fā)動機(jī)艙3、旋轉(zhuǎn)電機(jī)4、輪轂5、以及三個(gè)葉片6 (圖I中僅示出了兩個(gè))。發(fā)動機(jī)艙3安裝成相對于支撐結(jié)構(gòu)2圍繞軸線A轉(zhuǎn)動,并且輪轂5相對于發(fā)動機(jī)艙3圍繞軸線Al轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)電機(jī)4包括定子7，其部分地限定發(fā)動機(jī)艙3或更精確地說是發(fā)動機(jī)艙3的外売；以及轉(zhuǎn)子8，其剛性連接至輪轂5。軸承9位于定子7與轉(zhuǎn)子8之間，在所示實(shí)例中，一個(gè)軸承9定位成靠近轉(zhuǎn)子8與輪轂5的連接處。定子7包括管狀體10以及圍繞軸線Al布置且裝配于管狀體10的多個(gè)活動定子扇片11 ;并且轉(zhuǎn)子8包括旋轉(zhuǎn)管狀體12以及圍繞軸線Al布置且裝配于管狀體12的多個(gè)活動轉(zhuǎn)子扇片13。在本發(fā)明中，管狀體12具有重量非常輕的優(yōu)勢，但是可由帶有被設(shè)計(jì)成支撐活動扇片13的面的任何旋轉(zhuǎn)體替代?；顒由绕?1和13平行于軸線Al延伸，定位成面向且隔開ー氣隙，并且可相對于對應(yīng)的管狀體10和12軸向插入和移除。在所示實(shí)例中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)4為同步永磁體類型的，并且每個(gè)活動定子扇片11由耦接至線圈(圖中未示出)的磁導(dǎo)引限定；并且，如圖2所示，每個(gè)活動轉(zhuǎn)子扇片13由耦接至永磁體15的磁導(dǎo)引14限定。更具體地，永磁體15以徑向疊加的兩排布置，并且夾在兩個(gè)磁導(dǎo)引14之間。
參照圖2，管狀體12包括圓柱壁16 ;以及多個(gè)夾片17，其設(shè)計(jì)為沿著圓柱壁16限定用于容納多個(gè)活動扇片13(為了簡便，圖2中僅示出了ー個(gè))的多個(gè)支座18。用于容納活動扇片13的每個(gè)支座18在兩個(gè)相対的夾片17之間延伸。用于限定對應(yīng)支座18的各對相對扇片17圍繞軸線Al等間距隔開，且以尺寸允許夾片17周向彎曲的軸向間隙19隔開，以將活動扇片13插入對應(yīng)的支座18以及從對應(yīng)支座中抽出，并且回彈至夾緊活動扇片13的位置。夾片17直接作用在兩個(gè)相対的磁導(dǎo)引14上。每個(gè)夾片17包括鄰近圓柱壁16的底部20以及被設(shè)計(jì)成與活動扇片13接合的端部21，以便限定位于每對夾片17、活動扇片13以及圓柱壁16之間的通道22。換句話說，活動扇片13僅占據(jù)支座18的一部分且部分地突出到支座之外。通道22被設(shè)計(jì)為允許冷卻流體以與ー排永磁體15直接接觸的方式均勻地循環(huán)。轉(zhuǎn)子8包括多個(gè)導(dǎo)熱體23 (為了簡便，圖2中僅示出了ー個(gè))，每個(gè)導(dǎo)熱體定位成 部分地接觸至少ー個(gè)永磁體15并且部分地插入到冷卻通道22內(nèi)。導(dǎo)熱體23定位成接觸一個(gè)或多個(gè)永磁體15。在圖2中，導(dǎo)熱體23的一部分位于兩個(gè)徑向?qū)?zhǔn)的永磁體15內(nèi)。在圖3和圖4中，導(dǎo)熱體23定位在兩個(gè)軸向?qū)?zhǔn)的永磁體15之間，并且在圖5中，導(dǎo)熱體定位成部分地位于ー個(gè)永磁體15內(nèi)。在圖4和圖5中，永磁體15具有用于導(dǎo)熱體23的支座。在圖4的實(shí)例中，每個(gè)永磁體15具有凹槽24 (在這種情況下，通過兩個(gè)耦接的永磁體15形成支座)；并且在圖5的實(shí)例中，永磁體15具有孔25。優(yōu)選地，導(dǎo)熱體23通過形狀配合連接至永磁體15，以使導(dǎo)熱體23與永磁體15之間的接觸面積最大；并且可使用導(dǎo)熱膏消除導(dǎo)熱體23與永磁體15之間的支座內(nèi)的任何游隙(slack)。在所示實(shí)施方式中，導(dǎo)熱體23為熱管，并且優(yōu)選地基本上為直的且徑向定位，如圖2中更清楚地示出。在本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，導(dǎo)熱體23具有平行于軸線Al的冷卻翅片26。在所示實(shí)施方式中，冷卻翅片26為環(huán)形的，容納于通道22內(nèi)，并且與通道22內(nèi)的導(dǎo)熱體23的一部分成一體。在一個(gè)實(shí)施方式中，通道22的壁也具有平行于軸線Al的冷卻翅片27，所述冷卻翅片從圓柱壁16和夾片17延伸。在圖6的變型中，每個(gè)活動扇片13包括兩排徑向隔開的軸向永磁體15，以限定位于兩排永磁體15與兩個(gè)磁導(dǎo)引14之間的另ー個(gè)冷卻通道28。在這種情況下，空氣沿著每排中的永磁體15的兩個(gè)相對面流動；每排永磁體15與對應(yīng)的導(dǎo)熱體23 (在所示實(shí)例中，為熱管)相關(guān)，導(dǎo)熱體定位成部分地接觸永磁體15且部分地位于冷卻通道22、28內(nèi)；導(dǎo)熱體23的尺寸根據(jù)可用空間形成，并且有利地具有沿著通道22、28內(nèi)的一部分的冷卻翅片。在附圖所示的實(shí)例中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)為管狀類型的，其中轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)；然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也適用于轉(zhuǎn)子環(huán)繞定子的發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)，包括轉(zhuǎn)子(8)，其圍繞給定軸線(Al)旋轉(zhuǎn)并且包括旋轉(zhuǎn)體(12);多個(gè)永磁體(15)，其裝配于所述旋轉(zhuǎn)體(12);多個(gè)冷卻通道(22 ;28)，其靠近所述永磁體(15);以及多個(gè)導(dǎo)熱體(23)，每個(gè)導(dǎo)熱體定位成部分地接觸至少一個(gè)永磁體(15)且部分地位于冷卻通道(22 ；28)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī),其中，每個(gè)導(dǎo)熱體(23)定位成接觸兩個(gè)永磁體(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體(23)定位在兩個(gè)軸向?qū)?zhǔn)的永磁體(15)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體(23)定位成接觸兩個(gè)徑向?qū)?zhǔn)的永磁體(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，每個(gè)永磁體(15)具有用于容納所述導(dǎo)熱體(23)的支座(24，25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體(23)為熱管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體(23)基本上為直的并且徑向定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體(23)具有位于所述冷卻通道(22 ；28)內(nèi)的冷卻翅片(26)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述冷卻通道(22；28)包括第一冷卻通道(22)，每個(gè)第一冷卻通道軸向延伸并由一排永磁體(15)、所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)體的圓柱壁(16)以及用于支撐所述永磁體(15)的兩個(gè)夾片(17)界定。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述冷卻通道(22；28)包括第二冷卻通道(28)，每個(gè)第二冷卻通道由徑向隔開的成排的永磁體(15)界定。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子(8)包括多個(gè)活動扇片(13)，每個(gè)活動扇片平行于所述給定軸線(Al)延伸并與至少一個(gè)對應(yīng)的冷卻通道(22 ;22，28)相關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子(8)包括多個(gè)活動扇片(13)，每個(gè)活動扇片包括兩個(gè)磁導(dǎo)引(14);并且兩排徑向隔開的永磁體(15)被夾在所述兩個(gè)磁導(dǎo)引(14)之間。
13.—種風(fēng)輪機(jī)，包括輪轂(5);裝配于所述輪轂(5)的多個(gè)葉片￠);以及根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)。
全文摘要
一種風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有轉(zhuǎn)子(8)，其圍繞給定軸線(A1)旋轉(zhuǎn)并且具有旋轉(zhuǎn)體(12)；多個(gè)永磁體(15)，其裝配于旋轉(zhuǎn)體(12)；多個(gè)冷卻通道(22)，其靠近永磁體(15)；以及多個(gè)導(dǎo)熱體(23)，每個(gè)導(dǎo)熱體定位成部分地接觸至少一個(gè)永磁體(15)且部分地位于冷卻通道(22)內(nèi)。
文檔編號H02K9/22GK102684336SQ20121006237
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者喬治·弗利, 馬特奧·卡薩扎 申請人:威力克有限公司