CN103378674A - 具有不平行永磁体的转子设置和机电换能器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有不平行永磁体的转子设置和机电换能器。描述了一种转子设置（100、200、300、400、500），其包括：支撑结构（101），其提供沿轴向方向（105）和圆周方向（107）延伸的安装表面（103），所述支撑结构适于绕所述轴向方向（105、109）旋转；在第一圆周区域（113）被设置在所述安装表面处的第一永磁体系统（111）；在第二圆周区域（117）被设置在所述安装表面处的第二永磁体系统（115）；其中在第一轴向位置（121）处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离（119）不同于在第二轴向位置（127）处在所述第一磁体系统和所述第二磁体系统之间的圆周距离（125）。

Description

具有不平行永磁体的转子设置和机电换能器

技术领域

本发明涉及转子设置和机电换能器，具体地涉及发电机，其中永磁体以不平行方式被设置成相对于轴向方向偏斜或倾斜。

背景技术

机电换能器，例如电动马达或发电机，将机械能（具体地旋转能量）转换成电能，或者反之亦然。由此，定子部分可以包括环状设置的齿，导体绕所述齿缠绕以形成多个环状设置的线圈。具体地，齿和线圈可以被设置成圆筒形构造。

转子设置可以绕轴线旋转，该轴线处于相对于定子部分的圆的中心。转子设置可以包括多个永磁体或永磁体系统。当转子设置相对于定子旋转时，由于运动的永磁体的原因，可以在线圈内感生电压。感应的电压可以提供电能。

在机电换能器中或在电机中，在操作期间会出现若干振动或振动模式。振动可以是由于磁通量波与定子槽的相互作用（即齿槽转矩）所导致的。减少这种振动（具体地扭转振动）的常规方法是使得磁体相对于轴向方向偏斜或倾斜一适当的斜角，该斜角可基于定子部分的齿距而定。

不过，已经观察到常规电机或常规机电换能器或用于机电换能器的常规转子设置不能够适当地减少操作期间发生的所有类型的振动。具体地，常规机电换能器在操作期间仍会呈现显著的轴向振动。

存在对于转子设置和机电换能器特别是发电机的需求，其中机电换能器的振动被减少并且其中具体地轴向振动减少。

发明内容

通过独立权利要求的主题满足这种需求。从属权利要求指明了本发明的有利实施例。

根据本发明的实施例，提供一种转子设置，包括：支撑结构，其提供了沿轴向方向和圆周方向延伸的安装表面，支撑结构适于绕轴向方向旋转；在第一圆周区域被设置在安装表面处的第一永磁体系统；在第二圆周区域被设置在安装表面处的第二永磁体系统；其中在第一轴向位置处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离不同于在第二轴向位置处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离。

转子设置可以用于机电换能器，例如电动马达或发电机。发电机可以具体地用于风力涡轮机以便将由于风冲击在多个转子叶片上而产生的机械能转换成电能，该电能之后可以被供应到公用事业电网，其继而可以向多个用户提供电能。

具体地，转子设置可以构成圆周区段，可以由所述圆周区段组装环状转子设置。替代性地，转子设置可以表现为完整的环状结构，具体是具有圆形形状作为主要（横截面）形状的圆筒形结构。

支撑结构可以被提供用于支撑或保持或安装永磁体系统。当转子设置被用于或被组装成机电换能器时，轴向方向可以对应于（或可以平行于）旋转轴线，在操作期间转子设置预计绕该旋转轴线旋转。圆周方向垂直于轴向方向，并且径向方向垂直于轴向方向且还垂直于圆周方向。

在完整的环状转子设置中，多个永磁体系统可以沿圆周方向并排设置以便均匀地间隔开并且以便绕完整的转子设置的整个圆周（即圆形圆周）均匀地分布。具体地，转子设置可以是外部转子设置，其中转子设置旨在被设置成从定子部分径向向外，或者转子设置可以被调整成内部转子设置，当被组装成机电换能器时其旨在被设置成相对于定子径向向内。

第一（和/或第二）永磁体系统可以由单个整体成形的磁体构成，或者可以由多个单独的磁体构成，其中所述多个单独的磁体沿轴向方向或沿相对于轴向方向倾斜的方向并排设置，具体地彼此相邻地设置。第一永磁体系统以及第二永磁体系统可以使用适当固定器械（例如螺钉或螺栓）被固定到安装表面。

具体地，第一永磁体系统可以被赋予第一主要延伸方向，该第一主要延伸方向是第一永磁体系统延伸所沿的方向。由此，主要延伸方向可以由直线限定，该直线最佳地匹配第一永磁体系统的多个轴向横截面的多个横截面中心。由此，横截面中心可以具体地被限定成第一永磁体系统的所考虑轴向横截面的几何横截面中心或质心或磁心。具体地，第一永磁体系统的第一主要延伸方向可以平行于轴向方向或可以相对于轴向方向倾斜一斜角，该斜角限定第一主要延伸方向沿圆周方向相对于轴向方向的偏差。

第二主要延伸方向也可以以类似方式被分配给第二永磁体系统。具体地，第二主要延伸方向可以平行于轴向方向或者可以相对于轴向方向倾斜（具体地另一个）斜角，该斜角限定第二主要延伸方向沿圆周方向距轴向方向的偏差。

具体地，第一永磁体系统和第二永磁体系统可以被设置在安装表面处以使得第一主要延伸方向不平行于第二主要延伸方向。在特定轴向位置处第一磁体系统和第二磁体系统之间的距离可以相关于在所考虑的轴向位置处第一磁体系统的横截面中心和第二磁体系统的横截面中心之间的距离，或者可以相关于第一磁体系统的边缘和第二磁体系统的边缘之间的距离。此外，第一磁体系统和第二磁体系统之间的距离可以相关于或可以等于在所考虑的轴向位置处第一磁体系统的横截面的磁心和在所考虑的轴向位置处第二磁体系统的横截面的磁心之间的距离。

由于分别在第一轴向位置和第二轴向位置处第一磁体系统和第二磁体系统之间的不同圆周距离的原因，第一磁体系统和第二磁体系统不平行于彼此延伸，具体地第一主要延伸方向不平行于第二主要延伸方向。

在第一永磁体系统和第二永磁体系统的这种设置的情况下，可以减少机电换能器的扭转振动，且同时不导致显著的轴向振动。具体地，第一永磁体系统和（周向相邻的）第二永磁体系统可以形成磁极对。

根据本发明的实施例，第一永磁体系统沿圆周方向相对于轴向方向倾斜，具体地倾斜一斜角，其中第二永磁体系统沿相反圆周方向相对于轴向方向倾斜，具体地倾斜所述斜角。

具体地，第一永磁体系统的第一主要延伸方向可以沿圆周方向相对于轴向方向倾斜并且具体地第二永磁体系统的第二主要延伸方向可以沿相反圆周方向相对于轴向方向倾斜。此外，相对于轴向方向的倾斜可以具有相同的量但是可以具有不同符号，即当第一永磁体系统相对于轴向方向倾斜角度+Φ时第二永磁体系统可相对于轴向方向倾斜角度-Φ。

在永磁体系统的这种具体构造或设置中，由于磁通量与定子槽相互作用导致的切向力分量可以沿轴向长度被平衡，从而导致沿切向（圆周）方向具有零或非常小的净合力，从而最小化扭转振动和噪音排放。因此，当求和沿第一永磁体系统的延伸度上的所有力时沿径向方向作用在第一永磁体系统上的力可以抵消。此外，当求和沿第二永磁体系统的延伸度上的所有力时作用在第二永磁体系统上的所有力（具体地径向力）也可以抵消。

此外且具体地相比于常规系统，由于第一永磁体系统和第二永磁体系统相对于轴向方向沿不同方向倾斜，在特定轴向位置施加在（邻近或相邻）第一永磁体系统和第二永磁体系统上的力可以抵消。即，当考虑特定轴向位置时，当沿圆周方向（在至少两个或多个磁体系统上）求和时，作用在转子设置的多个磁体系统上的（径向）力可以抵消。因此，可以减少转子结构的全局轴向振动。具体地，因为沿圆周方向的所有永磁体的激励力不具有相同取向（即全部径向指向外或全部径向指向内），而是具有交替取向，以致在第一永磁体系统处的一个力会径向指向外而作用在第二永磁体系统上的力会径向指向内，以致当绕或沿圆周方向求和时产生为零的净力，因此可以减少“1”阶圆周模式或者根据“1”阶圆周模式的振动。

因此，可以减少低阶振动模式（即“1”阶圆周振动模式），这会增加结构的刚性，以便减少振动幅度和噪音排放。此外，可以减少（1,1）振动模式，第一元素表明振动的圆周模式且第二元素表明振动的轴向模式。具体地，可以显著减少轴向振动。

在常规人字形/鱼骨形（Herring-Bone）磁体设置中，磁体相对于轴向方向偏斜，但是磁体彼此平行取向。常规人字形构造使轴向激振力/振动模式从（1,1）增加到（1,2），其中力矢量沿每个磁极的轴向长度两次改变方向。由于模式增加或模式阶的增加，根据这种常规构造可以减少轴向振动。

不过，即使人字形偏斜构造会减少轴向振动，根据本发明实施例的构造甚至可以进一步减少轴向振动。此外，相邻第一永磁体系统和第二永磁体系统的不平行设置可以与人字形偏斜构造相结合，从而增加其减少轴向振动的效率。

根据本发明的实施例，圆周距离从第一轴向位置到第二轴向位置连续增加，具体地线性增加，或者以阶梯方式增加。当第一永磁体系统由单个整体成形的磁体构成时，圆周距离可以连续地增加。具体地，圆周距离的增加可以随轴向位置是线性的，以便圆周距离可以被计算成常数因子乘以轴向位置加上常数。相比之下，当第一永磁体系统由多个单独永磁体构成时，圆周距离可以以阶梯方式增加。因此，可以提供实现转子设置的简单方式。

根据本发明的实施例，圆周距离从第一轴向位置到第三轴向位置连续增加，具体地线性增加，或者以阶梯方式增加，其中距离从第三轴向位置到第二轴向位置连续减小，具体地线性减小，或者以阶梯方式减小。

因此，圆周距离在第一轴向位置和第三轴向位置之间增加且之后从第三轴向位置向第二轴向位置减小。因此，可以根据本发明的实施例根据第一永磁体系统和第二永磁体系统的不平行设置来调整人字/鱼骨型构造。因此，可以进一步减少轴向振动。

根据本发明的实施例，第一永磁体系统和第二永磁体系统在安装表面处延伸过相同的轴向区域。

因此，具体地，第一永磁体系统和第二永磁体系统可以沿圆周方向（紧紧）相邻并且可以跨越或占据相同的轴向区域，其可以例如被限定成第一轴向位置和第二轴向位置之间的轴向范围。替代性地，第一轴向位置和第二轴向位置可以处于界定轴向区域的极限轴向位置之间的某处。在相同轴向区域安装第一永磁体系统和第二永磁体系统可以导致当沿圆周方向求和时有效抵消（径向）力分量。因此，可以进一步改善对轴向振动的减少。

根据本发明的实施例，第一永磁体系统至少包括设置在第一轴向位置处的第一部分和设置在第二轴向位置处的第二部分并且/或者其中第二永磁体系统至少包括设置在第一轴向位置处的第一部分和设置在第二轴向位置处的第二部分。

根据这种实施例，第一永磁体系统包括设置在不同轴向位置处的至少两个（具体地多个）部分。第一永磁体系统的每个部分可代表或构成单个单独的永磁体，其中单个永磁体物理地彼此分隔开并且没有整体成形而是可以构成不同的物理元件。

因此，可以实现所谓的阶梯型偏斜构造且同时第一主要延伸方向和第二主要延伸方向不彼此平行。具体地，第一主要延伸方向可以被定义成最佳匹配第一永磁体系统的第一部分和第二部分（或者多个部分）的横截面中心的直线，并且当第二永磁体系统包括第一部分和第二部分（或构成单独的不同永磁体的多个部分）时可以为第二永磁体系统提供类似定义。

因此，不必要制造单个的第一永磁体以便构成第一永磁体系统，这会简化转子设置的制造。

根据本发明的实施例，第一永磁体系统构成单个第一磁体和/或其中第二永磁体系统构成单个第二磁体。

因此，安装第一永磁体系统可以被简化，这是因为不必须安装第一永磁体系统的多个部分。此外，可以例如通过使得第一永磁体的边缘对齐于安装表面处绘制的线来简化第一永磁体系统在安装表面处的定向，其中所述线相对于轴向方向倾斜（或平行于轴向方向）。

根据本发明的实施例，单个第一磁体具有笔直边缘，具体地沿其整个轴向长度具有笔直边缘，并且/或者单个第二磁体具有笔直边缘，具体地沿其整个轴向长度具有笔直边缘。具有笔直边缘的磁体可以以简单方式被制造。此外，可以通过使得笔直边缘对齐于在安装表面处绘制的对应辅助线来简化第一磁体和第二磁体在安装表面处的定向。

根据本发明的实施例，第一磁体包括在第一区段和第二区段之间的扭结（扭折），其中第一区段和第二区段沿不同方向延伸，其中具体地第一区段沿圆周方向相对于轴向方向倾斜，其中具体地第二区段沿相反圆周方向相对于轴向方向倾斜或沿轴向方向延伸，其中具体地实现了不平行人字型设置。

第一磁体的第一区段可以跨越第一轴向区域并且第一磁体的第二区段可以跨越邻近第一轴向区域的第二轴向区域。扭结可以具体地设置在第三轴向位置处。第一区段可以设置在第一轴向位置和第三轴向位置之间，并且第二区段可以设置在第三轴向位置和第二轴向位置之间。

而且，第一区段性主要延伸方向可以被分配给第一磁体的第一区段，并且第二区段性主要延伸方向可以被分配给第一磁体的第二区段。具体地，第一磁体的第一区段性主要延伸方向和第二区段性主要延伸方向可以彼此不平行。具体地，第一磁体的第一区段性主要延伸方向和第二区段性主要延伸方向可以以相反方式相对于轴向方向倾斜，其中倾斜可以分别是沿圆周方向和沿相反圆周方向。

因此，可以实现不平行人字形偏斜构造。因此，当转子设置被组装成机电换能器时，能进一步减少轴向振动。

根据本发明的实施例，第一磁体系统和第二磁体系统具有不同磁性取向，具体地相反磁性取向。例如，第一磁体系统可以具有径向向内取向的北极和径向向外取向或设置的南极。第二磁体系统可以具有径向向内取向的南极和径向向外取向或设置的北极。因此，第一磁体系统和第二磁体系统可以组合地形成磁极对。

根据本发明的实施例，转子设置进一步包括在第三圆周区域被设置在安装表面处的第三永磁体系统和在第四圆周区域被设置在安装表面处的第四永磁体系统，其中在第一轴向位置处的第三磁体系统和第四磁体系统之间的圆周距离不同于在第二轴向位置处的第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离，其中在第一轴向位置处的第二磁体系统和第三磁体系统之间的圆周距离不同于在第二轴向位置处的第二磁体系统和第三磁体系统之间的圆周距离。

具体地，第三永磁体系统和第四永磁体系统可以构成与第一永磁体系统和第二永磁体系统构成的磁极对邻近的另一磁极对。所述磁极对和所述另一磁极对可以沿圆周方向（紧紧）邻近彼此。

具体地，第三永磁体系统和/或第四永磁体系统可以具有与第一永磁体系统和/或第二永磁体系统相同的轴向长度或者可以占据与第一永磁体系统和/或第二永磁体系统相同的轴向区域。所述磁极对可以相对于所述另一磁极对旋转对称，但是不必旋转对称。

具体地，当所述磁极对相对于所述另一磁极对（相对于转子设置的计划旋转轴线）旋转对称时，第二磁体系统和第三永磁体系统之间的圆周距离可以从第一轴向位置向第二轴向位置减少。此外，第三永磁体系统和第四永磁体系统之间的圆周距离可以从第一轴向位置向第二轴向位置增加。具体地当第二磁体系统关于第四磁体系统绕轴向方向旋转对称时且当进一步第一磁体系统关于第三磁体系统绕轴向方向旋转对称时可以实现这种构造。

根据本发明的另一实施例，第二永磁体系统可以关于第四永磁体系统绕轴向方向旋转对称而第一永磁体系统可以关于第三永磁体系统绕轴向方向不旋转对称。这可以具体是如下情况，即第二永磁体系统被设置成平行于轴向方向延伸而且第四永磁体系统被设置成平行轴向方向。在这种构造中，第二永磁体系统和第三永磁体系统之间的圆周距离可以从第一轴向位置到第二轴向位置增加（如第一永磁体系统和第二永磁体系统之间的圆周距离那样）。不过，第三永磁体系统和第四永磁体系统之间的圆周距离可以从第一轴向位置向第二轴向位置减小。这种构造具体被提供于第一永磁体系统关于第三永磁体系统绕轴向方向不旋转对称时。

具体地，根据最后这种实施例，可以避免过多地减少磁体系统的宽度，从而增加机电换能器的效率，具体地增加发电机输出能量。具体地，可以避免相邻永磁体系统的边缘接近彼此。

根据本发明的实施例，提供一种机电换能器，具体是一种发电机，其包括具有多个齿的定子和根据上述实施例中的一种所述的转子设置，其中所述定子具有在相邻齿之间的槽。在运转中，由于具有不平行相邻永磁体的转子设置的特定构造，可以减少机电换能器的振动。

根据本发明的实施例，限定永磁体系统相对于轴向方向的取向的一个（或多个）斜角或者永磁体系统相对于轴向方向的取向被选择成减少换能器运转期间的轴向振动。找到最佳斜角可以是在最大化永磁体系统的宽度（具体地圆周宽度）（需要减少斜角）和减少不良振动或振动模式（需要增加斜角）之间的折中。可以进行模拟（具体地考虑换能器的几何构型、所用材料和计划工况），以便确定优化斜角，一方面提高机电换能器的效率或能量输出并且另一方面减少导致不良噪音排放的振动。

根据本发明的实施例，机电换能器被构造成发电机。发电机可以被包括在风力涡轮机中并且可以被机械连接到风力涡轮机的主轴，多个转子叶片被连接于此。

现在参考附图描述本发明的具体实施例。本发明不限于所述或所示的实施例。

从下文将描述的实施例的示例显而易见到并且参考实施例示例来解释本发明的上述方面和进一步的方面。在下文中将参考实施例示例更加具体地描述本发明，但是本发明不限于此。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的转子设置的立体图；

图2示意性示出了用于定义参数的根据本发明实施例的机电换能器的一部分的立体图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的转子设置的一部分的径向投影的示意图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的转子设置的一部分的径向投影的示意图；

图5示意性示出了根据本发明实施例的转子设置的一部分的径向投影的示意图；以及

图6示意性示出了根据本发明实施例的转子设置的一部分的径向投影的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的转子设置100的立体图。转子设置100包括支撑结构101，其提供沿轴向方向105和圆周方向107延伸的安装表面103，其中支撑结构旨在绕旋转轴线109旋转，该旋转轴线109沿轴向方向105延伸。具体地，支撑结构101是圆形形状并且具有圆筒形构造。图1中径向方向108被示为从圆形112的中心110向外指向支撑结构101的安装表面103。

转子设置100包括第一永磁体系统111，其在第一圆周区域113被安装于安装表面103处。此外，转子设置100包括第二永磁体系统115，其在第二圆周区域117被设置于安装表面103处。具体地，第一永磁体系统111邻近第二永磁体系统115。

在（沿轴向方向105上延伸或至少平行于旋转轴线109的线123）第一轴向位置121处在第一永磁体系统111和第二永磁体系统115之间的第一圆周距离119不同于在第二轴向位置127处在第一永磁体系统111和第二永磁体系统115之间的第二圆周距离125。

具体地，圆周距离121小于圆周距离125，以致第一永磁体系统111不平行于第二永磁体系统115。具体地，第一永磁体系统由具有第一主要延伸方向129的单个永磁体构成，并且同样第二永磁体系统115由具有第二主要延伸方向131的单个永磁体构成。第一主要延伸方向129可以被构造成或限定成是穿过第一永磁体系统111的横截面中心（几何中心或磁心或质心）的最佳匹配线。此外，第二永磁体系统115的第二主要延伸方向可以被限定成或被构造成是穿过第二永磁体系统115的多个横截面中心（几何中心或磁心或质心）的最佳匹配线。

如图1明显所示，第一永磁体系统111的第一主要延伸方向129从轴向方向105偏离角度Φ₁并且第二主要延伸方向131从轴向方向105偏离斜角Φ₂。具体地，角度Φ₁、Φ₂相对于轴向方向105以相反方式（Φ₁ = -Φ₂）倾斜，从而导致分别在第一轴向位置121和第二轴向位置127处在第一永磁体系统111和第二永磁体系统115之间不同的圆周距离。转子设置100包括进一步的永磁体系统，其在安装表面103处沿圆周方向107均匀分布，不过其在图1中没有被示出。

转子设置100可以例如被用作发电机中的外部转子，其具体地用于风力涡轮机中。

图2示出了呈现发电机200的一部分的示意性立体图，具体地该发电机200使用图1所示的转子设置100。图2所示的发电机200包括图1所示的转子设置100并且进一步包括定子部分250，该定子部分250包括具有多个齿253的轭251，所述齿253用于在相邻齿253之间形成槽255。相邻齿253之间的距离（即齿距）被标为τ_s，如图2所示。围绕齿，即在槽255内，缠绕电线，以便形成线圈，不过其没有被示于图2。

第一永磁体系统111和第二永磁体系统115一起形成磁极对。第一永磁体系统111的宽度被示为w。

在图2中，还示出了轴向方向105、圆周方向107和径向方向108。第一永磁体系统111具有从其南极132径向向外设置的北极131，并且第二永磁体系统115具有从其北极134径向向外定位的南极133。图2所示的量τ_p也被称为极距，其与磁系统的物理长度（被标为w）无关，而是有关于磁体系统沿圆周方向107的磁性长度。具体地，第一永磁体系统和第二永磁体系统115产生的磁场周期对应于两倍τ_p。

在图3至图6中，类似于图1所示元件的结构和/或功能的元件或结构被标为仅第一位数字不同的相同附图标记。因此能够从参考图1描述的对应元件的描述得到这些对应元件的描述。

图3示意性示出了根据本发明实施例的转子设置200的沿径向方向208的投影图。

转子设置200包括具有第一主要延伸方向229的第一永磁体211，该第一主要延伸方向229相对于轴向方向倾斜角度Φ₁。此外，转子设置200包括具有第二主要延伸方向231的第二永磁体215，该第二主要延伸方向231相对于轴向方向205倾斜角度Φ₂。此外，转子设置300包括具有主要延伸方向236的第三永磁体235，该主要延伸方向236相对于轴向方向205倾斜角度Φ₃。此外，转子设置300包括具有主要延伸方向238的第四永磁体237，该主要延伸方向238相对于轴向方向205倾斜角度Φ₄。

因此，在第一轴向位置221处在第一永磁体211之间的第一圆周距离219小于在第二轴向位置227处在第一永磁体211和第二永磁体215之间的圆周距离225。此外，根据图3所示的这种实施例，圆周距离219等于或对应于在第二轴向位置227处在第二永磁体215和第三永磁体235之间的圆周距离，而且圆周距离219等于或对应于在第一轴向位置221处在第三永磁体235和第四永磁体237之间的圆周距离。

此外，能够从图3看出，在第一轴向位置221处的圆周距离219线性增加到第二轴向位置227处的圆周距离225。

此外，圆周距离225对应于或等于第一轴向位置221处在第二永磁体215和第三永磁体235之间的圆周距离。此外，圆周距离225等于或对应于在第二轴向位置227处在第三永磁体235和第四永磁体237之间的圆周距离。

具体地，第一永磁体211和第二永磁体215形成的磁极对相对于第三永磁体235和第四永磁体237形成的另一磁极对旋转对称。

在图3中，所示的力F₁、 F₂、 F₃、 F₄、 F₅、 F₆、 F₇ 和 F₈表明机电换能器所用的转子设置200运转期间的力，其中力F₁、 F₃、 F₆和F₈表明径向指向外的力，而力F₂、 F₄、 F₅和F₇表明径向指向内的力。如从图3中所示的力可显而易见的，作用在单个磁体系统上的力抵消，例如力F₁（径向指向外）和F₅（径向指向内）作用在第一永磁体211上，因此导致为零的净力。

此外，如从图3可显而易见的，作用在特定轴向位置（例如在分别表示第一轴向位置和第二轴向位置的位置221和227之间）处的力总和为零，因此当沿圆周方向207求和时彼此抵消（例如F₁、 F₂、 F₃、 F₄的和为零）。从而，可以减少轴向振动。

具体地，角度是Φ₁ = -Φ₂且Φ₃ = -Φ₄且Φ₁ = Φ₃。因此，斜角具有交替变换的符号。因此，力矢量F₁-F₈沿圆周方向207以及沿轴向方向205平衡相抵。换言之，轴向振动模式可以从沿常规偏斜的（1,1）改变成沿推荐不平行偏斜的（2P,1），其中P是完整转子设置中磁极的数量。因为基于本发明实施例所实现的轴向振动模式更大于常规人字型偏斜所获得的模式，所以意识到通过不平行偏斜所获得的轴向振动的阻尼会更加显著或有效。

通过使得磁体遵循推荐的不平行设置偏斜，磁体的边缘可以在一端更加靠近在一起并且在另一端更加远离彼此。通常，如图2所示，比率w/τ_p应该大体被选择成非常大以便得到最大发电机输出。但是例如图3或图4-6所示的相邻永磁体的不平行设置会对所述比率w/τ_p施加限制，以便避免相邻磁体的边缘碰撞。因此，会减少发电机输出。

不过，通过近似模拟，可以获得在最大化宽度w和避免不良振动之间的最佳折中。

此外，为了减少限制效应或限制因素并且为了保持宽度w尽可能大，推荐了图4（或图6）所示的构造。图4所示的转子设置300（同样是以示意方式的径向投影）包括相对于轴向方向305倾斜角度Φ₁的第一永磁体311、其主要延伸方向331对齐于且因此平行于轴向方向305的第二永磁体315、其主要延伸方向336相对于轴向方向倾斜角度Φ₃的第三永磁体335以及其主要延伸方向338平行于轴向方向305对齐的第四永磁体337。此外，在这种实施例中，Φ₁=-Φ₃。因此，永磁体的宽度w可以增加且同时仍减少不良振动。

图5根据本发明的实施例以径向投影示出了转子设置400。转子设置400包括第一永磁体411、第二永磁体415、第三永磁体435和第四永磁体437，其设置在第一轴向位置421和第二轴向位置427之间的相同轴向区域。图5所示的所有永磁体411、415、435、437均包括第一区段和第二区段，其中第一区段被设置在第一轴向位置421和第三轴向位置422之间且第二区段被设置在第三轴向位置422和第二轴向位置427之间。

为了清晰，图5仅示出了第一永磁体411的第一区段439和第二区段441。在第一永磁体411的第一区段439和第二区段441之间提供了扭结443，延伸方向在此改变。具体地，第一区段439沿主要延伸方向445延伸，该主要延伸方向445相对于轴向方向405倾斜角度Φ₁₁。此外，第一永磁体411的第二区段441的主要延伸方向446相对于轴向方向405倾斜角度Φ₁₂，其中Φ₁₁=-Φ₁₂。

第二永磁体415具有类似于第一永磁体411的镜像的设置，其中（虚拟）镜面447（沿轴向方向405和径向方向408延伸）被设置在第一永磁体411和第二永磁体415之间。

此外，第一永磁体411和第二永磁体415之间的圆周距离在第一轴向位置421和第三轴向位置422之间从值419增加到425并且之后从第三轴向位置422减小到第二轴向位置427从而再次成为距离419。由此，可以在永磁体的边缘之间或者在相应主要延伸方向之间测量两个永磁体之间的圆周距离。

第三永磁体435和第四永磁体437关于第一永磁体411和第二永磁体415旋转对称。

图6示意性示出了转子设置500，其包括第一永磁体511、第二永磁体515、第三永磁体535和第四永磁体537。第一永磁体511具有与图5所示实施例的第一永磁体411相同的构造。此外，第二永磁体515具有与图4所示第二永磁体315相同的构造和设置。由此，具体地，永磁体的宽度w可以增加，且同时保持不良振动模式减少。

图3-6所示的所有永磁体还可以由多个单独的不同磁体构成，其沿轴向方向或沿相应主要延伸方向并排设置。由此，两个相邻永磁体系统之间的圆周距离可以具体地以阶梯方式变化。根据另一实施例，永磁体可以包括一个以上的扭结，以便例如永磁体包括具有交替主要延伸方向的多个轴向区段，从而形成Z字形结构。

应该注意到，术语“包括”不排除其他要素或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。而且，结合不同实施例描述的要素可以组合。还应该注意到，权利要求中的附图标记不应被认为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种转子设置（100、200、300、400、500），所述转子设置包括：

支撑结构（101），所述支撑结构提供沿轴向方向（105）和圆周方向（107）延伸的安装表面（105），所述支撑结构适于绕所述轴向方向（105、109）旋转；

在第一圆周区域（113）被设置在所述安装表面处的第一永磁体系统（111）；

在第二圆周区域（117）被设置在所述安装表面处的第二永磁体系统（115）；

其中在第一轴向位置（121）处在第一磁体系统和第二磁体系统之间的圆周距离（119）不同于在第二轴向位置（127）处在所述第一磁体系统和所述第二磁体系统之间的圆周距离（125）。

2.根据权利要求1所述的转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统沿所述圆周方向相对于所述轴向方向倾斜（Φ₁），具体地倾斜斜角（Φ₁），

其中所述第二永磁体系统沿相反圆周方向相对于所述轴向方向倾斜（Φ₂），具体地倾斜所述斜角（Φ₁）。

3.根据权利要求1或2所述的转子设置，其特征在于，所述圆周距离（119、125）从所述第一轴向位置（121）向所述第二轴向位置（127）连续增加，具体地线性增加，或以阶梯方式增加。

4.根据前述权利要求中任一项所述的转子设置，其特征在于，所述圆周距离从所述第一轴向位置（421）向第三轴向位置（422）连续增加，具体地线性增加，或以阶梯方式增加，

其中所述距离从所述第三轴向位置（422）向第二轴向位置（427）连续减小，具体地线性减小，或以阶梯方式减小。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统（111）和所述第二永磁体系统（115）在所述安装表面（103）延伸过相同的轴向区域（121、127）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统至少包括设置在所述第一轴向位置的第一部分和设置在所述第二轴向位置的第二部分，并且/或者

其中所述第二永磁体系统至少包括设置在所述第一轴向位置的第一部分和设置在所述第二轴向位置的第二部分。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的转子设置，其特征在于，所述第一永磁体系统构成单个第一磁体（111）并且/或者

其中所述第二永磁体系统构成单个第二磁体（115）。

8.根据权利要求7所述的转子设置，其特征在于，所述单个第一磁体具体地沿其整个轴向长度具有笔直边缘，并且/或者

其中所述单个第二磁体具体地沿其整个轴向长度具有笔直边缘。

9.根据权利要求7或8所述的转子设置，其特征在于，所述第一磁体（411）包括在第一区段（439）和第二区段（441）之间的扭结（443），

其中所述第一区段和所述第二区段沿不同方向（445、446）延伸，

其中具体地所述第一区段沿所述圆周方向（407）相对于所述轴向方向（405）倾斜（Φ₁₁），

其中具体地所述第二区段沿所述相反圆周方向相对于所述轴向方向（405）倾斜（Φ₁₁）或沿所述轴向方向（405）延伸，

其中具体地实现不平行人字型设置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的转子设置，其特征在于，所述第一磁体系统（111）和所述第二磁体系统（115）具有不同磁性取向（131、132、133、134），具体是相反磁性取向。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转子设置，其特征在于还包括：

在第三圆周区域被设置在所述安装表面（203）处的第三永磁体系统（235）；

在第四圆周区域被设置在所述安装表面（203）处的第四永磁体系统（237）；

其中在所述第一轴向位置处在第三磁体系统和第四磁体系统之间的圆周距离不同于在所述第二轴向位置处在所述第一磁体系统和所述第二磁体系统之间的圆周距离，

其中在所述第一轴向位置处在所述第二磁体系统和所述第三磁体系统之间的圆周距离不同于在所述第二轴向位置处在所述第二磁体系统和所述第三磁体系统之间的圆周距离。

12.根据权利要求11所述的转子设置，其特征在于，所述第二磁体系统（215、315、415、515）关于所述第四磁体系统（237、337、437、537）绕所述轴向方向旋转对称。

13.根据权利要求11或12所述的转子设置，其特征在于，所述第一磁体系统关于所述第三磁体系统（235、335、435、535）绕所述轴向方向旋转对称（211、411）或不旋转对称（311、511）。

14.一种机电换能器（200），具体是发电机，所述机电换能器包括：

具有多个齿（253）的定子（250），所述定子具有在相邻齿（253）之间的槽（255）；

根据前述权利要求中任一项所述的转子设置（100、200、300、400、500）。

15.根据权利要求14所述的机电换能器，其特征在于，斜角（Φ）被选择成减少所述换能器运转期间的轴向振动。

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