CN103378663B - 用于电机的机器零件的极靴结构 - Google Patents

Abstract

用于电机的机器零件的极靴结构。公开了用于电机的转子或定子的极靴结构（100），其中该电机具有定子、转子和在定子与转子之间的气隙。所述极靴结构（100）含有极靴元件（101），它具有内端部（120），该内端部设计成，在极靴元件（101）的装配状态与电机的气隙对置。此外所述极靴元件（101）具有与内端部（120）相反的外端部（122）。在内端部（120）与外端部（122）之间所述极靴元件（101）具有用于接收永久磁体的接收面（124）。此外所述极靴结构（101）具有用于永久磁体的导引装置（126），其中该导引装置（126）设计成，使永久磁体在径向（125）从外端部（122）向着内端部（120）导引，并且限制永久磁体横向于径向（125）的运动。

Description

用于电机的机器零件的极靴结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，电机具有机器零件，机器零件具有磁体，尤其永久磁体，并且机器零件形成电机的定子和转子，其中转子可以基于定子旋转。本发明尤其涉及用于电机的转子和定子的极靴结构。本发明还涉及转子或定子形式的机器零件和电机。

背景技术

电机是机电的转换器，它在使用磁场连接的条件下执行机械能与电能之间的能量转换。电机例如可以是电动机（简称马达）或者电的发电机（简称发电机）或者马达/发电机，它不仅可以作为马达运行，而且可以作为发电机运行。例如电的发电机是机电的转换器，它在使用磁场连接的条件下将机械能转换成电能。电动机是机电的转换器，它在使用磁场连接的条件下将电能转换成机械能。电机包括定子和转子。定子是一种结构，它代表电机的静止部分。转子代表电机的一部分或几部分，它们相对于定子运动，尤其相对于定子旋转。由此转子可以含有磁体，例如永久磁体，它们相对于在定子中含有的一个或多个线圈旋转。在一种形式中转子围绕定子旋转。

在常见的系统中磁的转子和缠绕的定子作为独立的部件生产，然后组装。磁体嵌入到圆柱形的转子钢结构中，例如通过粘接。用于磁通集中的转子拓扑结构一般用于较小功率的电机。但是在常见的结构中磁体和铁部件彼此靠近地设置，用于实现磁通集中。但是这种拓扑结构要在组装转子与定子之前布置。

因此存在需求，使永久磁体易于装配在机电转换器的机器零件上，同时提供在机器零件内部改善的磁流分布。

发明内容

这个需求可以通过按照独立权利要求的主题满足。本发明的有利实施例在从属权利要求中描述。

按照在这里公开的主题的第一方面的实施例提供用于电机的极靴结构，其中该电机具有定子、转子和在定子与转子之间的气隙。所述极靴结构含有极靴元件，它具有内端部，其中该内端部设计成，在极靴元件的装配状态与电机的气隙对置。按照一种实施例，所述极靴元件具有与内端部相反的外端部，其中所述极靴元件在内端部与外端部之间具有用于接收永久磁体的接收面。按照一种实施例，所述极靴结构具有导引装置，它设计成使永久磁体在径向从外端部向着内端部导引，并且限制永久磁体横向于径向的运动。

只要不另外指出，在此概念“气隙”表示电机的定子与转子之间的气隙。在此概念“电机”表示机电的转换器，它设计成，在使用磁场连接的条件下将机械能转换成电能和/或将电能转换成机械能。

按照一种实施例，所述转子定义轴向，它平行于转子的旋转轴线延伸并且定义周向，它平行于运动方向或者在转子围绕其旋转轴线旋转时在转子上的点的运动。

按照一种实施例，设有接收面，用于接收至少一个永久磁体、例如两个或多个永久磁体。按照一种实施例，所述接收面是平面。平面可以使立方形的永久磁体无缝隙地顶靠。

按照一种实施例，所述导引装置用于将永久磁体布置在导引装置旁边。

按照一种实施例，所述导引装置包括至少一个凸起，它突出于接收面。通过这种方式使用于顶靠在接收面上的永久磁体的凸起形成止挡面，它阻碍永久磁体超出凸起位置的运动。按照一种实施例，所述至少一个凸起设计成，限制两个或多个永久磁体横向于径向的运动。按照一种实施例，通常设有导引装置，用于使永久磁体在插入运动时在从外端部向着内端部方向上导引。此外按照一种实施例，所述导引装置设计成，阻碍位于其终端位置的永久磁体横向于径向的运动，例如在径向上在向着位于终端位置的永久磁体插入另一永久磁体时，用于实现两个永久磁体的确定的布置，即使在永久磁体彼此对接时。

按照一种实施例，所述凸起在接收面上延伸一段长度，它短于永久磁体垂直于接收面的延展尺度。换言之，按照一种实施例，所述凸起只在永久磁体侧面的一部分上延伸。例如所述凸起只能以几毫米（mm）突出于接收面。所述凸起的宽度同样可以位于几毫米的范围，例如2mm至3mm。按照另一实施例，所述凸起在接收面上以一段距离延伸，该距离大于永久磁体的横向延展尺度。换言之，所述凸起按照一种实施例设计成，导引两个或多个永久磁体，它们在周向顺序地设置，并且限制横向于径向的运动。在此两个在周向上顺序设置的永久磁体可以相互固定并且例如形成磁体组件。

按照一种实施例，所述凸起与极靴元件一体地构成。因此按照一种实施例，在其中所述极靴元件由铁磁材料制成，所述凸起也由铁磁材料制成。按照一种实施例，所述凸起在这种情况下与对置的极靴元件相距地设置，或者当所述凸起与对置的极靴元件的另一凸起对置的时候，与对置的极靴元件的凸起相距地设置。

按照另一实施例，所述凸起由单独的元件构成，它固定在极靴元件上。

按照一种实施例，所述极靴元件具有槽并且所述导引装置具有导引元件，它插在所述槽中。该导引元件可以是铁磁的，其中在这种情况下所述导引元件与对置的极靴元件相距地或者与对置的极靴元件的导引装置相距地设置。按照一种实施例，所述导引元件是非铁磁的。在这种情况下所述导引元件按照一种实施例，可以在两个对置的极靴元件之间延伸。例如按照一种实施例，所述极靴元件是第一极靴元件，并且所述极靴结构具有第二极靴元件。按照在这里公开的主题的一实施例第一极靴元件和第二极靴元件彼此相距地以这种方式设置，使得形成用于接收永久磁体的凹部。按照一种实施例，所述凹部设置成，接收两个或多个永久磁体。按照一种实施例，在凹部中设置多个永久磁体。按照一种实施例，所述极靴元件设计成，形成立方形或分段立方形的凹部，其中所述立方形是直角的立方形。所述极靴元件的这个结构例如可以通过相应适合的接收面实现。在凹部的立方形区段内例如可以设置多个永久磁体。立方形或分段立方形的凹部能够使用立方形的永久磁体，这简化永久磁体的加工和装配。立方形永久磁体可以具有一致尺寸，其中立方形永久磁体优选组成磁体组件并且相互固定。与其宽度向着其径向外部端部阶梯形地减小的阶梯形的极靴元件相结合，因此通过相同尺寸的永久磁体能够实现磁体组件和从属的极靴元件的有利形状。

不言而喻，概念“第一极靴元件”和“第二极靴元件”可以涉及电机的两个任意对置的极靴元件。

按照一种实施例，第二极靴元件具有槽并且所述导引元件插在第一极靴元件的槽中和第二极靴元件的槽中，并且在第一极靴元件与第二极靴元件之间延伸。如上所述，在这种情况下所述导引元件优选使非铁磁的，用于避免或至少减小磁流泄漏。

按照一种实施例，在两个的导引装置之间在径向上设置两个或多个接收面，它们在周向上相互错开。这例如由此实现，即每个极靴元件在第一径向内部位置中在周向上具有第一宽度和在第二径向外部位置中在周向上具有第二宽度，其中在径向上第一宽度阶梯形地过渡到第二宽度，其中第二宽度小于第一宽度。

按照一种实施例，所述极靴结构且尤其是极靴沿着横向于转子旋转平面的纵向延伸。例如所述极靴在一实施例中平行于转子的旋转轴线延伸。按照另一实施例，所述极靴元件倾斜于轴向延伸，其中所述极靴元件的内端部位于圆周面上，用于定义圆柱形的机器零件内表面并且由此定义圆柱形的气隙。

按照一种与极靴元件相邻设置的导引装置的实施例，所述极靴元件的指向纵向的端面与这个导引装置相距地设置，由此使设置在极靴元件的接收面上的永久磁体与端面保持相距。在通过导引装置导引的磁体与极靴元件的端面之间的距离或者在通过导引装置导引的磁体与固定在极靴元件的端面上的端板之间的距离降低了磁流的泄漏。

总之，所述导引装置可以形成凸起（例如以导向筋的形式）或者槽（在其中设置非铁磁的导引元件，或者通过各种其它适合的机构，用于导引永久磁体或者限制永久磁体横向于径向的运动）。按照一种实施例，多个平行的导引装置、例如导向筋设置在极靴元件上，其中所述导引元件之间的距离对应于永久磁体在纵向上的尺寸，由此使每个永久磁体在极靴元件的纵向上固定在两个导引装置之间。其优点是，可以使用相同的立方形永久磁体，这易于构造和装配极靴结构。按照一种实施例，所述磁体在径向从外向内插入到两个极靴元件之间的凹部中。

按照一种实施例，所述永久磁体或在此所涉及的磁体是磁体组件的一部分，它具有至少两个永久磁体，它们相互固定，由此使所述至少两个永久磁体作为唯一的块件处理。这易于装配机器零件或易于将永久磁体装配到两个对置的极靴元件之间的凹部中。按照一种实施例，不是单个磁体、而是含有两个或多个单个磁体的磁体组件插入到凹部中。按照一种实施例，所述磁体组件的形状对应于凹部的形状，其中每个磁体组件设置在两个导引装置之间。

按照一种实施例，所述凸起和槽由与极靴元件相同的材料构成，并且按照一种实施例，在加工极靴元件时可以通过相应地加工极靴元件毛坯构成。在使用了在两个极靴中的两个对置的槽和一个在其间延伸的导引元件的解决方案中，所述导引元件由非铁磁的材料制成，它使磁体组件机械地在所在地点和位置固定。所述磁体组件在径向上的导向易于装配机器零件，它具有极靴元件和磁体组件。同样简化维护，因此所述磁体组件可以通过简单的方式插入和取出来。

按照在此公开的主题的第二方面的一实施例提供电机的机器零件，其中所述机器零件或者形成电机的转子或者形成定子，所述机器零件含有：按照在此公开的主题的一实施例的极靴结构；和永久磁体，其中所述永久磁体设置在极靴结构的接收面上并且通过导引装置限制横向于径向的运动。限制横向于径向的运动通常包括横向于径向的固定。

按照另一实施例，所述永久磁体是多个形成磁体组件的永久磁体中的一个永久磁体。如上所述，按照一种实施例，磁体组件的永久磁体相互固定，由此可以使整个磁体组件插入到机器零件的极靴结构中。按照一种实施例，在径向上实现插入，该径向从极靴元件的外端部对准极靴元件的内端部，其中所述极靴元件的内端部与电机的气隙对置。

按照第二方面的实施例所述机器零件适配用于提供一个或多个上述实施例的功能性，和/或提供如同其对于一个或多个上述实施例、尤其对于第一方面的实施例所需的功能性。

按照在此公开的主题的第三方面的一实施例提供电机，该电机含有定子和转子，其中或者所述转子或者所述定子通过如上述权利要求中任一项所述的机器零件形成。按照一种实施例，或者所述转子或者所述定子通过按照在此公开的主题的一实施例的机器零件构成并且另一机器零件由转子和定子中的另一个构成，其中所述机器零件可以径向设置在其它机器零件以外。所述机器零件例如可以形成电机的转子并且所述电机可以设计成外动子，其中所述转子可以围绕定子旋转。按照另一实施例，所述转子可旋转地径向设置在定子内部。

按照在此公开的主题的第三方面的实施例所述电机适配于提供一个或多个上述实施例的功能性，和/或提供如同其对于一个或多个上述实施例、尤其对于第一方面和/或第二方面的实施例所需的功能性。

按照在此公开的主题的第四方面提供一种用于装配电机的机器零件的方法，该方法包括：制备极靴结构，它具有两个极靴元件，所述两个极靴元件在其间形成凹部，其中每个极靴元件具有内端部和与内端部相反的外端部，并且其中所述内端部设计成，在极靴元件的装配状态与电机的气隙对置。按照一种实施例，所述方法包括制备导引装置，它设计成，使永久磁体在径向从外端部向着内端部导引并且限制永久磁体横向于径向的运动。按照另一实施例，所述方法包括将永久磁体径向插入到凹部中，其中所述导引装置限制永久磁体在径向插入期间横向于径向的运动。

按照第四方面的实施例所述方法设置用于提供一个或多个上述实施例的功能性，和/或提供如同其对于一个或多个上述实施例、尤其第一、第二和/或第三方面的实施例所需的功能性。

下面描述在此公开的主题的其它实施例，其中下面的实施例可以与上述实施例任意组合或者在上述实施例中应用。

按照在此公开主题的另一方面提供用于电机的机器零件（例如转子）的极靴结构，尤其用于直接驱动-外转子发电机方案，其中所述电机包括定子和转子，转子可以围绕定子旋转。

按照一种实施例，所述极靴结构包括由铁磁材料制成的第一极靴元件，和由铁磁材料制成的第二极靴元件，其中第一极靴元件和第二极靴元件固定在承载结构上、例如转子承载结构上。第一极靴元件和第二极靴元件在转子的轴向上延伸并且基于转子的周向彼此相距，其方式为形成用于接收磁体组件的凹部。每个极靴元件在周向上在第一径向内部位置中具有第一宽度，并且在周向上在第二径向外部位置中具有第二宽度，其中在径向上第一宽度阶梯形地过渡到第二宽度，并且其中第二宽度小于第一宽度。

概念“承载结构”在此意义上可以是机器零件、例如转子的结构，在其上固定所有必需的元件。

概念“极靴元件”一般是机器零件，它们提供由磁体形成的磁流分布。所述极靴元件可以是钢杆、例如钢转子杆，它们可以接收磁体和磁流。在常见的系统中设置极靴作为磁体之间的独立部件，其中所述极靴固定在转子表面上，具有极靴与磁体之间的缝隙。通过使用在此描述的极靴结构可以实现通过转子流动的磁场的更好分布，而同样提供在相邻磁体之间的电绝缘。在极靴元件之间的极可以通过磁体提供。

在此描述的具有阶梯形变化的宽度的极靴结构的实施例以这种思想为基础，即在使用所述结构的条件下可以实现外置的机器零件的改善的装配，因为在所述转子和定子组装以后，所述永久磁体可以插入到机器零件中。所述结构的基础是，允许表面结构使装配的永久磁体-拓扑结构-机器零件模块化，同时也改善磁通集中或分布。但是尽管机器零件形成为内置的机器零件，但是通过在此公开的主题的实施例易于永久磁体的装配，它们能够在径向将永久磁体插入到机器零件中。

通过使用所述结构可以提供完全模块化的机器零件表面，其中机器零件的整个面对气隙的表面由单独的部件制成。因为按照一种实施例，所有部件、例如极靴元件和磁体从径向外部可以接触到，因此可以易于维护和修理损坏的机器零件尤其磁体。

按照在此公开的主题的一实施例第一极靴元件和第二极靴元件通过螺栓固定在承载结构上。该承载结构可以具有不同的部分，在其上可以固定极靴元件。在另一实施例中第一极靴元件和第二极靴元件通过粘接或螺栓或其它固定措施固定在承载结构上。

按照另一实施例，铁磁的材料是磁钢。磁钢的成分可以改变，只要磁钢提供用于接收磁体的磁流的铁磁特性。

按照另一实施例，设置在机器零件的径向向内指向的端部上的每个极靴元件的一部分设计成层压结构部分。

可以使用层压结构，用于减小涡流损失，它们可能在这种机器零件中产生。尤其所述极靴元件的这个部分可以由层压的钢板制成。极靴元件的其余部分可以是实心结构的形式。这可以提供良好的极靴元件稳定性和良好的磁流分布。所述层压可以在轴向或周向上呈现，对应于与机器零件对置的其它机器零件，其例如可以是定子，如果机器零件形成电机的转子。

按照另一实施例，所述层压结构在垂直于转子轴向的横截面中具有梯形形状。

按照一种实施例，所述极靴元件一般可以具有径向内部的部分，它包括极靴元件的内端部，其中径向内部部分在其横截面中是梯形的，其方式是使径向内部部分的宽度在径向向外的方向上减小。概念“极靴元件的宽度”在这里并且一般地在此涉及极靴元件在周向上的尺寸。

所述极靴元件在其径向内部部分中在垂直于转子轴向的平面中具有梯形的横截面，由此可以使极靴元件相互靠近地设置，其中所述梯形的尖端可以相互对接。按照另一实施例，相邻极靴元件的梯形尖端可以彼此相距设置。如果磁体组件具有矩形的形状，可以在转子与定子之间的气隙、磁体与极靴元件之间实现气隙。换言之，在这种情况下所述磁体组件与在转子和定子之间的气隙相距地设置。这可以改善磁流分布。

按照另一实施例，非铁磁的盖子固定在磁体组件上。

所述盖子可以为永久磁体提供保护并且还可以固定永久磁体。此外所述盖子可以提供固定，用于消除在径向上由于磁体件公差引起的振动。所述盖子可以是非磁钢或铝，定位在磁体组件的外周边上。所述盖子可以具有软的或减振材料（如泡沫或橡胶）构成的层，它定位在盖子与磁体组件之间。通过盖子从外周边朝径向移动，柔性的或者软的材料能够使得盖子以由于永久磁体或磁体组件的公差所需的程度向下运动。

所述盖子可以旋拧在极靴元件上。这同样可以有助于使磁体组件在所在地点和位置上固定。

此外所述减振材料除了机械减振还可以用作密封，用于排除颗粒、湿气或含盐空气、水或各种其它形式的流体或污物进入到电机中。

按照另一实施例，在机器零件（例如转子）的轴向端部上设置端板。

所述极靴元件可以以角度设置在端板之间，用于允许错位（歪斜、倾斜）。所述端板可以由非磁材料制成，用于避免磁体短路。所述端板可以用于将极靴元件固定在机器零件上（例如在转子上）。

按照在此公开的主题的另一方面提供电机，包括如上所述的定子和转子，其中所述转子可以基于定子旋转并且转子和定子中的一个通过按照一个或多个在此公开的实施例的机器零件构成。按照一种实施例，所述机器零件外置地设置，即，所述机器零件形成外置的转子或者外置的定子。“外置”通常在此意义上意味着，所述机器零件设置在另一机器零件径向外部。

所提供的电机以这种思想为基础，在转子和定子组装以后，磁体可以插入到机器零件中。这可以通过外置地布置极靴元件实现，它提供向着机器零件的外侧面的开口，用于插入磁体组件。

按照在此公开的主题的另一方面提供用于产生电功率的风力涡轮机。所提供的风力涡轮机包括塔架、风力涡轮机转子，它设置在塔架的上部并且它具有至少一个叶片，该风力涡轮机还具有如上所述的发电机形式的电机，其中所述发电机机械地与风力涡轮机转子连接，例如没有中间连接传动机构（直接驱动发电机）。

在风力涡轮机设计中有利的是，使塔架上部中的质量、即尤其吊舱和发电机的质量保持较小。通过这种方式可以相对使用于运输以及用于基础和塔架的成本较低。发电机的轻重量在规定的发电机额定功率时例如可以通过永久磁体实现，它们含有稀土（稀土磁体）。但是稀土磁体是昂贵的并且施加非常大的磁力。在传统的发电机中在安装发电机在风力涡轮机中以后几乎不能更换稀土磁体。

按照在此公开的主题的实施例的发电机解决或减小传统的用于风力涡轮机的发电机的一些问题。按照在此公开的主题的实施例所述至少一个永久磁体是铁磁体。尽管由此在相同的额定功率时发电机的质量可能重于在传统的具有稀土磁体的发电机，但是发电机在制造中价廉并且铁磁体的价格水平比稀土磁体的价格水平更恒定。此外磁体可以容易地更换，即使发电机已经安装在风力涡轮机中。尤其对于外动子（即，具有外置转子的发电机）可以以简单的方式实现更换，例如通过在吊舱中的小吊车。因此当发电机已经安装在风力涡轮机中时，可以安装或更换有缺陷的磁体本身。铁磁体的另一优点是，磁体温度比在稀土磁体中更无问题，由此易于冷却发电机。

按照一种实施例，铁磁体以磁体组件的形式装配在发电机中。这通常是成本有利且有效的，以标准尺寸加工永久磁体并且布置在结构组件中。

按照一种实施例，所述电机是风力涡轮机的直接驱动发电机，具有外置的转子。

必需注意，已经描述了基于不同主题的实施例。尤其已经描述了基于装置类型的权利要求的几个实施例，也描述了基于方法类型的权利要求的其它实施例。但是专业人员由上述和下面的描述得出，除了每个属于一个主题类型的特征组合，只要不另外说明，涉及不同主题的特征之间的、尤其装置类型的权利要求特征与方法类型的权利要求特征之间的各种组合都视为通过本申请公开的内容。

附图说明

上面定义的方面和本发明的其它方面由下面要描述和说明的实施例示例参照示例实施例加以说明。下面借助于示例实施例详细描述本发明，但是本发明不局限于这些示例实施例。

图1示出按照在此公开主题的实施例的极靴结构，

图2示出按照在此公开主题的实施例的另一极靴结构，

图3示出按照在此公开主题的实施例的另一极靴结构，

图4示出按照在此公开主题的实施例的另一极靴结构，

图5示出图4中的极靴结构的极靴元件的一部分的横截面图，

图6示出按照在此公开主题的实施例的极靴元件，

图7示出按照在此公开主题的实施例的极靴结构，

图8示出按照在此公开主题的实施例的转子，

图9示出按照在此公开主题的实施例的另一转子

图10示出按照在此公开主题的实施例的磁体组件，

图11示出按照在此公开主题的实施例的电机。

在附图中的图示是简示的。要指出，在不同的附图中类似或相同的部件配有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出极靴结构100。极靴结构例如可以用于电机的转子，其中电机具有定子和转子，转子可以围绕定子旋转。按照另一未示出的实施例，转子可旋转地设置在定子内部，其中在这种情况下例如外置的定子可以具有极靴结构100。备选地也可以是内置的转子或内置的定子具有极靴结构100。极靴结构包括第一极靴元件101和第二极靴元件102。两个极靴元件可以由铁磁材料、例如铁磁钢制成。极靴元件可以接收磁体组件的磁流。按照一种实施例，电机、例如参照附图所述的电机是发电机。按照另一实施例，机器零件、例如参照附图所述的机器零件是转子。但是当然，这仅仅是示例性的并且按照其它实施例电机可以是马达和/或机器零件可以是定子。

极靴元件101、102固定在转子上，例如转子承载结构（未示出）上。极靴元件在纵向151、例如轴向上延伸，如同在图3中看到的那样，在那里以轴向视图示出极靴结构300的极靴元件101。极靴元件101、102在转子周向上相互间以这种方式相距，使得形成用于接收磁体组件103的凹部。凹部的形状可以对应于磁体组件的形状。例如磁体组件的轮廓与凹部的轮廓互补。每个极靴元件在周向上在第一径向内部位置中具有第一宽度，并且在周向上在第二径向外部位置中具有第二宽度。换言之，极靴元件向着转子径向外端部变得更薄。但是在各种情况下内部宽度都大于外部宽度。按照一种实施例，以阶梯形成在宽度之间的过渡。按照另一实施例，连续地实现在第一宽度与第二宽度之间的过渡。例如按照一种实施例，极靴元件可以具有锥形的横截面。

最大宽度处在接近在转子与定子106（或电机的磁气隙）之间的气隙104的位置。最小宽度在接近转子外部105（空气）的位置。例如极靴元件101、102可以在其内部的、面对气隙104的端部上具有最大宽度，并且在其外部的、与内端部相反的端部上具有最小宽度。

图2示出按照在此公开主题的实施例的极靴结构200。

按照一种实施例，极靴元件101的在周向上最宽的部分、即也是最接近电机磁气隙的部分201横向于纵向（例如垂直于纵向）具有梯形形状的横截面，它在离开气隙的方向上在其宽度上收缩，如同在图2中所示的那样。极靴元件101的这个部分201可以由层压结构制成。这可以提供减小涡流损失的优点。如图2所示，层压可以在周边上设置，即，层压的不同层序在周向149上实现。

在图3中对应于另一实施例示出层压的轴向结构，即在纵向151上实现极靴元件101的在与气隙对置的部分301中的层序。按照一种实施例，层压的结构要对应于定子结构。

图4示出按照在此公开主题的实施例的极靴结构100。

在图4中极靴结构100示出极靴元件101，它具有内端部120，它与电机的气隙对置，即面对气隙，如果极靴元件101装配在其在电机中的规定位置上的时候，即位于装配的状态。按照一种实施例，极靴元件具有与内端部120相反的外端部122，其中极靴元件101在内端部120与外端部122之间具有接收面124，它用于接收一个或多个永久磁体。按照一种实施例，在极靴元件101的接收面124上设置一个或多个永久磁体（图4中未示出）。按照一种实施例，可以在径向125上设有多个接收面124，例如三个接收面124，如同在图4中所示的那样。

按照一种实施例，极靴元件101具有导引装置126，其中导引装置设计成，使设置在接收面124上的永久磁体在径向125上从外端部122向着内端部120导引，并且限制永久磁体横向于径向125的运动。通过这种方式防止，已经设置在接收面上的磁体侧面、即横向于径向运动，如果另一永久磁体设置在已经存在的永久磁体附近的时候。通过这种方式明显简化电机的装配或组装。

按照一种实施例，每个极靴元件在第一径向内部位置132中在周向149上具有第一宽度134，并且在第二径向外部位置136中在周向149上具有第二宽度138。按照在此公开主题的一实施例在径向125上第一宽度阶梯形地过渡到第二宽度，由此形成阶梯140。按照一种实施例，极靴元件101的接收面124通过阶梯140相互分开，如同在图4中所示的那样。按照一种实施例，极靴元件101可以具有唯一的阶梯，对应于在径向125上的两个接收面124。按照另一实施例，设有两个或多个阶梯140，例如两个阶梯140，如图4中所示那样。按照一种实施例，极靴元件在其功能上对称地构成，即，极靴元件101的两个相互背离的侧面142和144以这种方式设计，使两个侧面142、144具有接收面124和导引装置126。这是有利的，唯一的极靴元件101可以在两个侧面上配备永久磁体。

按照一种实施例，与端面145有距离147地设置导引装置128，它与极靴元件的端面145相邻。换言之，按照一种实施例，在纵向最外面的永久磁体（在图4中未示出）与端面145轴向相距地设置。通过这种方式使端侧的永久磁体与端板相距地设置，端板设置在极靴元件的端面145上。这可以降低磁流泄漏。在图4中为了清晰未示出端板，但是参照图8和图9描述和示出。

按照一种实施例，导引装置126包括至少一个凸起128，它突出于接收面124。

图5示出图4的极靴元件101的一部分的横截面图。

如图5所述，导引装置126的凸起128以距离130突出于接收面124。凸起128还具有凸起宽度131。距离130和凸起宽度131按照一种实施例，在几毫米范围，例如2mm至3mm之间。按照一种实施例，凸起与极靴元件101一体地构成。例如凸起可以通过机械加工、例如切屑加工在极靴元件中形成。

图6示出按照在此公开主题的实施例的另一极靴元件101。

除了不同构成的导引装置126以外，在图6中所示的极靴元件101与在图4中所示的极靴元件101一致，因此不再重复细节的描述。

按照一种实施例，导引装置126在两个接收面124之间具有在极靴元件101中的槽146，在其中可以插入导引元件。

图7示出按照在此公开主题的实施例的极靴结构100。

在图7中的极靴结构100具有多个极靴元件，其中在图7中示出第一极靴元件101和第二极靴元件102。第一极靴元件101和第二极靴元件102相互对置并且彼此相距地设置，由此在第一极靴元件101与第二极靴元件102之间形成凹部148。凹部148在周向149上通过极靴元件101、102的接收面124限制，如图7所示那样。按照一种实施例，凹部148设计用于接收永久磁体。

每个极靴元件101、102包括槽146。按照一种实施例，每个极靴元件101、102如同在图6中的极靴元件101那样构成。但是为了清晰在图7中只示出极靴元件101、102的两个对置的槽146。按照一种实施例，极靴结构100包括导引元件150，它是非铁磁的并且它插在极靴元件101、102的槽146中。按照一种实施例，导引元件150在两个相互对置的极靴元件101、102之间延伸。按照一种实施例，导引元件150在其面对槽146的表面上具有轮廓，它对应于极靴元件在所述槽146中和阶梯140上的轮廓。

按照一种实施例，槽146具有槽深度152和槽宽度154，它们分别位于几毫米范围内，例如2mm至3mm。

按照另一在图7中未示出的实施例导引元件150只以确定的距离在接收面124上延伸，其中导引元件与对置的极靴元件相距地并且与在对置的极靴元件中的对置的导引元件相距地设置。换言之，导引元件150可以设计成，仅仅形成一个凸起，它突出于接收面124，与图4中的凸起128类似。在这种情况下不是唯一的导引元件150附属于两个相互对置的极靴元件的对置的槽，而是在每个对置的槽146中设置单独的导引元件150。如果两个相邻的极靴元件101、102的对置的导引元件150彼此相距地设置，导引元件150可以是铁磁的。

按照一种实施例，槽146用于或支持导引元件150固定在极靴元件101、102上。按照另一实施例，没有槽146。槽146和/或另一固定措施一般用于将导引元件150固定在极靴元件101、102上。这种另一固定措施例如可以包括焊接、粘接、螺栓连接、铆接等。例如导引元件150可以焊接或粘接在极靴元件101、102上。

如图8所示，在转子400的轴向端部上（例如在极靴元件101的端面上）设置端板401、402，例如以正面板和背面板的形式。极靴元件101可以固定在转子上，通过焊接或旋拧在端板上。多个极靴元件101可以设置在转子结构上，其中每个极靴元件在端板之间延伸并且与下一个极靴元件相距，用于形成用于磁体组件的凹部。

如图9所示，磁体组件103可以插入到凹部中，凹部由极靴元件提供。因此按照一种实施例，转子500的径向外表面于是通过磁体组件覆盖。磁体组件可以通过非磁材料覆盖，它提供保护。

按照一种实施例，如其示例地在图10中通过磁体组件600示出的那样，磁体组件由多个单个的永久磁体601至604形成结构，它们形成凹部148的轮廓。单个磁体件（永久磁体）在边长上优选不大于25cm。

在图10中所示的示例中磁体组件由15个部件组成。磁体件（永久磁体）精确地具有相同的尺寸。这可以提供优点，设计可以是模块化的并且不同的磁体件可以方便地处理。磁体件可以具有不同的材料。例如磁体件601，它们靠近气隙，具有更高的矫顽磁场强度，用于更好地抵制消磁磁场，它在短路情况下与磁体对立。其它磁体602、603和604可以具有更小的矫顽场强。

图11示出按照在此公开主题的实施例的完整的电机700的一部分，以发电机的形式、尤其以风力涡轮发电机的形式。转子710围绕定子720可旋转地设置。定子与轴706连接并且具有线圈结构705，其中在线圈之间形成气隙704。

气隙104在转子710与定子720之间形成。此外通过极靴元件101、102和磁体组件103形成气隙702。在极靴元件的侧面上（它们位于与磁体组件103相反），可以分别设置另一磁体组件103。对此要详细地指出，气隙702和704不允许与转子710与定子720之间的气隙104混淆。如果在此在其它位置涉及“气隙”，总是指的是转子与发电机之间的气隙，如果不如同在气隙702和704的情况下另外指出的话。如同在这里所述的那样，按照一种实施例，磁体组件可以具有多个相互固定的铁磁体。

向着转子外部105（它可以是空气），可以从上面设置盖子701在磁体组件103上。这可以提供防污保护。如果盖子701由非磁材料构成，这也可以提供防短路保护并且减小磁流的泄漏。为了减小振动，可以在盖子701与磁体组件103之间设置减振材料703。

在此描述的极靴结构和磁体组件可以提供下面的优点：无需背面铁路径；取而代之，可以使用具有减振效应的非磁盖子。无需正面铁路径，这在周向方向上在极靴元件之间的气隙中引起。在使用相同几何尺寸的磁体件的条件下可以实现模块化的磁体模块设计。这也导致方便的装配，由于类似拼图的设计，在那里所有磁体模块插到两个转子极靴元件之间。设计的模块化还可以允许从侧面（空气）装配，这可以减小运输成本。此外更易于维修和维护，因为更容易接触到磁体模块和极元件。在有故障的磁体模块或极靴元件情况下，模块化的设计也允许中间更换性。因为机械的和电磁的结构功能性相组合，可以实现最佳地使用材料和紧凑的电机。

在此给出的尺寸仅仅示例地给出用于相关元件的可能尺寸。当然，这些示例的尺寸总是要适配于电机的要求和尺寸并由此可以明显超过或低于示例的尺寸。

此外要注意，概念“具有”和“包括”不排除其它元件或步骤并且“一”或“一个”不排除复数。结合不同实施例描述的元件也可以组合。也要注意，在权利要求中的附图标记不应作为权利要求范围的限制。

总之，公开了用于电机的转子和定子的极靴结构100，其中电机具有定子、转子和在定子与转子之间的气隙。极靴结构100含有极靴元件101，它具有内端部120，它设计成在极靴元件101的装配状态与电机的气隙对置。极靴元件101还具有与内端部120相反的外端部122。在内端部120与外端部122之间极靴元件101具有用于接收永久磁体的接收面124。此外极靴结构101具有用于永久磁体的导引装置126，其中导引装置126设计成，使永久磁体在径向125上从外端部122向着内端部120导引并且限制永久磁体横向于径向125的运动。

Claims (12)

1.用于电机（700）的极靴结构（100、200、300），其中该电机具有定子（720）、转子（400、500、710）和在定子（720）与转子（400、500、710）之间的气隙（104），所述极靴结构（100、200、300）含有：

极靴元件（101、102）；

其中所述极靴元件（101、102）具有内端部（120），该内端部设计成，在极靴元件（101、102）的装配状态与电机的气隙(104)对置；

其中所述极靴元件（101、102）具有与内端部（120）相反的外端部（122）；

其中所述极靴元件（101、102）在内端部（120）与外端部（122）之间具有用于接收永久磁体（601、602、603、604）的接收面（124）；

其中所述极靴结构（100、200、300）具有用于永久磁体的导引装置（126），其中该导引装置（126）设计成，使永久磁体在径向（125）从外端部（122）向着内端部（120）导引，并且限制永久磁体（601、602、603、604）横向于径向（125）的运动，并且

其中所述极靴元件（101、102）的最接近所述气隙（104）的部分（201、301）具有梯形横截面，该梯形横截面的宽度在离开所述气隙（104）的方向上收缩。

2.如权利要求1所述的极靴结构（100、200、300），其中所述导引装置（126）包括至少一个凸起（128），所述至少一个凸起突出于接收面（124）。

3.如权利要求2所述的极靴结构（100、200、300），其中所述至少一个凸起（128）与极靴元件（101、102）一体地构成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的极靴结构（100、200、300），其中所述极靴元件（101、102）具有槽并且所述导引装置（126）包括导引元件（150），所述导引元件是非铁磁的并且所述导引元件插在所述槽中。

5.如权利要求4所述的极靴结构（100、200、300），其中所述极靴元件是第一极靴元件（101），并且所述极靴结构（100、200、300）具有第二极靴元件（102），

其中所述第一极靴元件（101）和第二极靴元件（102）彼此相距地以这种方式设置，即形成凹部（148）用于接收永久磁体（601、602、603、604）。

6.如权利要求5所述的极靴结构（100、200、300），

其中所述第二极靴元件（102）具有槽（146）；并且

其中所述导引元件（150）插在第二极靴元件（102）的槽（146）中并且在第一极靴元件（101）与第二极靴元件（102）之间延伸。

7.电机的机器零件（400、500、710），其中所述机器零件或者形成电机的转子或者形成定子，所述机器零件含有：

如上述权利要求中任一项所述的极靴结构（100、200、300）；和

永久磁体（601、602、603、604），其中所述永久磁体（601、602、603、604）设置在接收面（124）上并且通过导引装置（126）限制横向于径向（125）的运动。

8.如权利要求7所述的机器零件（400、500、710），还含有至少一个下面的特征：

所述永久磁体是多个形成磁体组件（103、600）的永久磁体（601、602、603、604）中的一个；

所述永久磁体是铁磁体。

9.电机（700），含有：

定子（720）和

转子（400、500、710），其中所述转子（400、500、710）可以基于定子（720）旋转，并且其中或者所述转子或者所述定子通过权利要求7或8所述的机器零件形成。

10.如权利要求9所述的电机（700），其中所述电机是风力涡轮机的发电机。

11.风力涡轮机，含有如权利要求9所述的电机。

12.一种用于装配电机（700）的转子（400、500、710）的方法，该方法包括：

制备极靴结构（100、200、300），它具有两个极靴元件（101、102），所述两个极靴元件在其间形成凹部，其中每个极靴元件（101、102）具有内端部和与内端部（120）相反的外端部（122），并且其中所述内端部（120）设计成，在极靴元件（101、102）的装配状态与电机（700）的气隙（104）对置；

制备导引装置（126），它设计成，使永久磁体在径向（125）从外端部（122）向着内端部（120）导引并且限制永久磁体（601、602、603、604）横向于径向（125）的运动；

将永久磁体（601、602、603、604）径向插入到所述凹部中，其中所述导引装置（126）限制永久磁体在径向插入期间横向于径向（125）的运动，

其中所述转子（400、500、710）通过权利要求7或8所述的机器零件形成。