專利名稱：用于磁齒輪傳動機(jī)械的整體式冷卻設(shè)計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及磁齒輪傳動機(jī)械，如電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，更具體而言，涉及其中
結(jié)合有冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械。
背景技術(shù)：
電機(jī)(例如，電動機(jī)，發(fā)電機(jī))通常在高速時比在低速時輸送出更大的功率。為了 使高速、旋轉(zhuǎn)式電機(jī)適應(yīng)大轉(zhuǎn)矩、較低速機(jī)械構(gòu)件(例如，在發(fā)電機(jī)情形下為原動機(jī)，在電 動機(jī)情形下為負(fù)載)，廣泛使用機(jī)械齒輪箱，因為使高速電機(jī)與相應(yīng)的機(jī)械齒輪傳動裝置聯(lián) 接以實現(xiàn)速度/轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的成本比低速電機(jī)的低。機(jī)械齒輪傳動裝置存在某些固有的缺 點，如，列舉一些例如聲學(xué)噪聲、振動、可靠性以及需要潤滑和保養(yǎng)。 在具有機(jī)械齒輪傳動裝置的常規(guī)電磁機(jī)械中，冷卻對于該機(jī)械的功能性而言是個 重要的方面。但是，由于常規(guī)電磁機(jī)械設(shè)計中的限制，只可能利用該機(jī)械的移動部件和固定 部件之間的機(jī)械間隙。在一些電磁機(jī)械中，通過該間隙分布空氣或其它冷卻介質(zhì)以從磁活 性部件帶走不期望的熱量。雖然期望具有大的或?qū)挼目諝忾g 隙以用于冷卻，但是為了該機(jī) 械的正常工作，又期望具有小的機(jī)械間隙。而且，在這樣的系統(tǒng)中通常只使用空氣作為冷卻 介質(zhì)。與其它流體相比，空氣具有相對低的載熱能力。
因此，期望獲得具有用于冷卻目的的構(gòu)造的電機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械。該 機(jī)械包括具有內(nèi)表面和外表面的轉(zhuǎn)子、聯(lián)接于轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面或外表面之一的磁體組件、以 及具有多個定子繞組的定子。該機(jī)械還包括布置在轉(zhuǎn)子和該多個定子繞組之間的磁通量調(diào) 節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的多個導(dǎo)磁部分和多個不導(dǎo)磁部分，其中，該多個 不導(dǎo)磁部分中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道。 根據(jù)本技術(shù)的另一個方面，提供了一種具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械。 該機(jī)械包括可動轉(zhuǎn)子，該可動轉(zhuǎn)子具有與其關(guān)聯(lián)的第一磁場；聯(lián)接于可動轉(zhuǎn)子的磁體組 件；以及具有多個固定的定子繞組的定子。該機(jī)械還包括布置在可動轉(zhuǎn)子和定子繞組之間 的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器設(shè)置成提供多個鄰近于通量調(diào)節(jié)器層的多個導(dǎo)磁部 分的通路，并且該多個通路中的至少一個包括冷卻流體。 根據(jù)本技術(shù)的再一個方面，提供了一種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括聯(lián)接于渦
輪機(jī)的發(fā)電機(jī)和連接于發(fā)電機(jī)的塔架。該發(fā)電機(jī)包括聯(lián)接于渦輪機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子
具有與其關(guān)聯(lián)的第一磁場；其中設(shè)有多個固定的定子繞組的定子；以及布置在可動轉(zhuǎn)子和
定子繞組之間的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的多個導(dǎo)磁部分和多個
不導(dǎo)磁部分，并且該多個不導(dǎo)磁部分中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道。 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種推進(jìn)系統(tǒng)。該推進(jìn)系統(tǒng)包括設(shè)置成使軸旋
轉(zhuǎn)的推進(jìn)電動機(jī)。該推進(jìn)電動機(jī)包括聯(lián)接于該軸的永磁體轉(zhuǎn)子，其中，該轉(zhuǎn)子包括與其關(guān)聯(lián)的第一磁場。該推進(jìn)電動機(jī)還包括其中設(shè)有多個固定的定子繞組的定子，以及布置在可動 轉(zhuǎn)子和定子繞組之間的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的多個導(dǎo)磁部分 和多個不導(dǎo)磁部分，并且該多個不導(dǎo)磁部分中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道，以 及聯(lián)接于該軸的推進(jìn)器。
在參照附圖閱讀了下面的具體實施方式
之后，將對本發(fā)明的這些和其它特征、方
面及優(yōu)點有更好的理解，其中，在各附圖中，同樣的附圖標(biāo)記代表同樣的部件，其中 圖1是根據(jù)本技術(shù)的實施例的利用通量的電機(jī)設(shè)備的剖視圖； 圖2是圖1中電機(jī)設(shè)備的側(cè)剖圖； 圖3是圖1中電機(jī)設(shè)備的可替代實施例的剖視圖； 圖4是圖1和2中電機(jī)設(shè)備的可替代實施例的側(cè)剖圖； 圖5-8是根據(jù)本技術(shù)的實施例的具有整體式冷卻設(shè)計的通量調(diào)節(jié)器的替代實施 例的側(cè)視圖； 圖9是根據(jù)本技術(shù)的另一個實施例的利用整體形成在其中的高轉(zhuǎn)矩密度磁齒輪 傳動裝置的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的側(cè)剖圖； 圖10是根據(jù)本技術(shù)的另一個實施例的利用整體形成在其中的高轉(zhuǎn)矩密度磁齒輪 傳動裝置的船舶推進(jìn)系統(tǒng)和電動機(jī)的側(cè)剖圖；以及 圖11是根據(jù)本技術(shù)的實施例的在磁齒輪傳動機(jī)械中使用的冷卻回路的實例的示 意圖。
具體實施例方式
如以下詳細(xì)論述的，本技術(shù)的實施例提供了一種具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳 動機(jī)械。該磁齒輪傳動機(jī)械可被用在電機(jī)設(shè)備中，如電動機(jī)、發(fā)電機(jī)中。該磁齒輪傳動機(jī)械 包括具有內(nèi)表面和外表面的轉(zhuǎn)子?？蓪⒋朋w組件聯(lián)接于轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面或者外表面。在轉(zhuǎn)子 為可動轉(zhuǎn)子的實施例中，可將磁體組件聯(lián)接于轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面。而在轉(zhuǎn)子為固定轉(zhuǎn)子的實施 例中，可將磁體組件聯(lián)接于轉(zhuǎn)子的外表面。在圓形電機(jī)構(gòu)型的情形下，轉(zhuǎn)子可設(shè)置成圍繞旋 轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。在直線電機(jī)構(gòu)型的情形下，轉(zhuǎn)子設(shè)置成橫向移動。磁齒輪傳動機(jī)械包括具有 多個定子繞組的定子。 在某些實施例中，磁齒輪傳動機(jī)械包括磁通量調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器布置在轉(zhuǎn)子和該 多個定子繞組之間。磁通量調(diào)節(jié)器設(shè)置成解決磁齒輪傳動機(jī)械的冷卻需求。例如，磁通量調(diào) 節(jié)器可為該多個定子繞組中的一個或多個提供冷卻。此外，磁通量調(diào)節(jié)器可設(shè)置成在與轉(zhuǎn) 子關(guān)聯(lián)的第一磁場和由該多個定子繞組激勵的第二磁場之間傳遞轉(zhuǎn)矩。在一個實施例中， 可將通量調(diào)節(jié)器層部分地或作為整體聯(lián)接于支撐定子的框架。通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的 多個導(dǎo)磁部分和多個不導(dǎo)磁部分。在一些實施例中，該多個不導(dǎo)磁部分中的一個或多個可 包括用于冷卻流體的通道。通道可存在于所有或其中一些不導(dǎo)磁部分中。
圖1和2示出了包含具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動裝置的電機(jī)設(shè)備10。在所 示實施例中，電機(jī)設(shè)備IO包括可動轉(zhuǎn)子12，該可動轉(zhuǎn)子相對于定子14向外布置。轉(zhuǎn)子12 包括布置在該轉(zhuǎn)子內(nèi)表面18上的磁體組件16。磁體組件16包括多個具有磁交替取向的永磁體20。在一些實施例中，可將該多個永磁體20中的每個聯(lián)接于可動轉(zhuǎn)子12。
另外，電機(jī)設(shè)備10采用磁通量調(diào)節(jié)器24，該調(diào)節(jié)器為電機(jī)設(shè)備10的至少一部分 提供冷卻。除提供冷卻之外，通量調(diào)節(jié)器層還促進(jìn)在由轉(zhuǎn)子12激勵的磁場和由布置在定子 14上的定子繞組26激勵的磁場之間的轉(zhuǎn)矩傳遞。在目前設(shè)想的實施例中，通量調(diào)節(jié)器24 包括交替布置的多個導(dǎo)磁部分28和多個不導(dǎo)磁部分30。在一些實施例中，該多個不導(dǎo)磁部 分30可包含塑料、玻璃纖維、陶瓷材料、復(fù)合材料、金屬或它們的組合中的一種或多種。在 其它實施例中，該多個不導(dǎo)磁部分30可包括由非磁性材料板片制成的層壓結(jié)構(gòu)。在本文中 使用時，術(shù)語"層壓結(jié)構(gòu)"是指通過將兩層或多層材料連接在一起而制成的結(jié)構(gòu)。該兩層或 多層可在熱、壓力和粘合劑中的一種或多種的作用下結(jié)合在一起。 該多個不導(dǎo)磁部分30中的一個或多個可包括用于冷卻流體以主要促進(jìn)對導(dǎo)磁部 分28的冷卻的通道，如通道32。在某些實施例中，冷卻流體可包括液體、或氣體、或這兩者。 冷卻流體的非限制性實例可包括水、液氮、液汞、甲醇、乙醇、油、氫氣、氦氣、氮氣、氧氣、空 氣、壓縮空氣或它們的組合。通道32可包括孔、或洞、或軟管、或它們的組合。在一個實施 例中，所有的通道32可包括相同類型的開口。例如，不導(dǎo)磁部分30中的通道32可都包括 洞、或孔、或軟管。在另一個實施例中，不同的通道32可包括不同類型的開口。
在某些實施例中，磁通量調(diào)節(jié)器24的該多個導(dǎo)磁部分28和/或該多個不導(dǎo)磁部 分30可包括一種或多種不同的幾何形狀，例如但不限于方形、橢圓形、梯形、球形、三角形、 矩形、或菱形。在一個實施例中，部分28和/或30可以都具有相同的形狀。在另一個實施 例中，部分28和/或30可具有不同的形狀。在一個實施例中，可將該多個導(dǎo)磁部分28嵌 置在由不導(dǎo)磁部分30的材料形成的層中，從而將該層的其余部分限定為該多個不導(dǎo)磁部 分30。在這個實施例中，可將由不導(dǎo)磁部分30的材料形成的層圖案化以限定間隙來布置該 多個導(dǎo)磁部分28，從而形成磁通量調(diào)節(jié)器24。在另一個實施例中，可將該多個不導(dǎo)磁部分 30和該多個導(dǎo)磁部分28的各個塊結(jié)合或聯(lián)接在一起以形成磁通量調(diào)節(jié)器24。
在所示實施例中，第一空氣間隙34可存在于通量調(diào)節(jié)器24和磁體組件16之間。 類似地，第二空氣間隙36可存在于通量調(diào)節(jié)器24和定子繞組26之間。
在電機(jī)設(shè)備的替代實施例中，圖3示出了在通量調(diào)節(jié)器24和定子繞組26之間設(shè) 有填充物層42的電機(jī)設(shè)備40。填充物層42的材料可存在于或可不存在于容納定子繞組26 的凹槽44中。例如，在一個實施例中，填充物層42的材料可以部分地或完全地環(huán)繞定子繞 組26。在另一個實施例中，填充物層42可具有橋接凹槽44而不進(jìn)入凹槽44的平坦表面。 無論填充物層42具有平坦表面還是非平坦表面，在一些實施例中，填充物層42可包括用于 冷卻流體的通路(未示出)。在這些實施例中，具有冷卻流體的通路可促進(jìn)從相鄰的生熱元 件去除熱量，所述生熱元件例如但不限于定子繞組26。存在于通量調(diào)節(jié)器層24的通道32 中的冷卻流體可與存在于填充物層42的通路中的冷卻流體相同或不同。
在目前設(shè)想的實施例中，填充物層42的材料本質(zhì)上是非磁性且電絕緣的。在一個 實施例中，填充物層42可包含塑料、玻璃纖維、陶瓷材料、復(fù)合材料、金屬、樹脂或它們的組 合。在一個實例中，填充物層42包含環(huán)氧基樹脂。在一個實施例中，填充物層42的一部分 可包括犧牲材料，使得該犧牲材料的至少一部分在受到電機(jī)內(nèi)的發(fā)熱時可以被去除。從填 充物層42的一些部分去除犧牲材料，可在填充物層42中形成容納冷卻流體的通路。
如上所述，外部轉(zhuǎn)子/內(nèi)部定子對于具有磁齒輪傳動裝置的電機(jī)設(shè)備而言是一種
5可能的構(gòu)型。另一方面，圖4是具有內(nèi)部永磁體轉(zhuǎn)子52和外部定子54的電機(jī)設(shè)備50的可 替代實施例。在這個實例中，具有多個磁體的磁體組件56聯(lián)接于轉(zhuǎn)子52的外表面58。此 外，具有多個導(dǎo)磁部分和多個不導(dǎo)磁部分的磁通量調(diào)節(jié)器60布置在固定的定子繞組62和 磁體組件56之間。如圖1-2中所示的實施例那樣，可在磁體組件56和通量調(diào)節(jié)器60之間 存在第一空氣間隙64，和/或在通量調(diào)節(jié)器60和定子繞組62之間存在第二空氣間隙66。 雖然沒有示出，但可在第一空氣間隙64或者第二空氣間隙66或者這兩者中布置填充物層。 任選地，填充物層可包括一個或多個用于冷卻流體的通路。在一個實施例中，例如可利用連 接材料將通量調(diào)節(jié)器層60直接附接于定子54。在例如但不限于高軸速應(yīng)用的應(yīng)用中，可將 通量調(diào)節(jié)器層60直接附接于定子54，在這些應(yīng)用中轉(zhuǎn)子極對的數(shù)量少于定子極對的數(shù)量。
除了旋轉(zhuǎn)式機(jī)械之外，也可將本技術(shù)的整體式冷卻設(shè)計應(yīng)用于直線式電機(jī)(即， 電動機(jī)或發(fā)電機(jī))。直線式發(fā)電機(jī)已被建議作為海洋波浪發(fā)電廠所用的合適的能量轉(zhuǎn)換裝 置，直線式電動機(jī)已被建議用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)所用的電磁閥和壓縮機(jī)閥，或者用于總體上高 力密度(forcedensity)運輸?shù)哪康?，例如機(jī)床。與圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不同，直線式 電機(jī)的轉(zhuǎn)子圍繞無限遠(yuǎn)距離處的旋轉(zhuǎn)中心橫向來回移動。直線式機(jī)械的空氣間隙中的電磁 通量與旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的相同。圖5-8示出了具有整體式冷卻設(shè)計的直線式電機(jī)設(shè)備的替代實 施例。 現(xiàn)在參照圖5，直線式電機(jī)70包括可直線移動的轉(zhuǎn)子72和定子74。雙向箭頭76 代表直線式電機(jī)70的運動方向。在所示實施例中，磁體組件78包括多個永磁體80，它們以 交替的磁取向布置在轉(zhuǎn)子72的內(nèi)表面82上。在目前設(shè)想的實施例中，電機(jī)70包括磁通量 調(diào)節(jié)器84，該調(diào)節(jié)器具有交替放置的多個導(dǎo)磁部分86和多個不導(dǎo)磁部分88。該多個不導(dǎo) 磁部分88中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道90。直線式電機(jī)70可包括形成于永磁 體組件78和磁通量調(diào)節(jié)器84之間的第一空氣間隙92，和/或形成于通量調(diào)節(jié)器84和定子 繞組96之間的第二空氣間隙94。 如圖6所示，直線式電機(jī)100可在圖5的第二空氣間隙94中使用填充物層102。 填充物層102可包括一個或多個用于冷卻流體的通路104。通路104中的冷卻流體可促進(jìn) 去除定子繞組96中所生成的熱。在一個實例中，填充物層102最初可在期望有通路104的 地方包括犧牲材料。在這個實施例中，犧牲材料可設(shè)置成在受到直線式電機(jī)100中所生成 的熱時被去除，從而在該電機(jī)的運轉(zhuǎn)期間形成通路104。然后，可用冷卻流體填充通路104 以便為定子繞組96提供冷卻。填充物層102可具有平坦表面或非平坦表面。填充物層102 可以延伸到或可以不延伸到容納定子繞組96的凹槽106內(nèi)。 作為圖5的另一個替代實施例，圖7的直線式電機(jī)110采用包括嵌置在非磁性層 116中的多個磁體114的磁體組件112。在一個實施例中，非磁性層116可包括纖維加強樹 脂(如環(huán)氧樹脂)或塑料材料(如聚氯乙烯、聚酰胺或聚酯)中的一種或兩種。在一個實 施例中，可將磁體組件112表面安裝在轉(zhuǎn)子72的內(nèi)表面82上。 此外，在圖8的所示實施例中，在直線式電機(jī)118中，可將磁通量調(diào)節(jié)器84直接布 置在定子74上。在這個實施例中，第二空氣間隙94(見圖7)可不存在。作為替代，例如由 連接材料制成的薄層119存在于磁通量調(diào)節(jié)器84和定子74之間，以促進(jìn)磁通量調(diào)節(jié)器84 和定子74的表面之間的連接。在一個實例中，所述連接材料可包括環(huán)氧基樹脂。
在以上所描繪的各種實施例中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁體轉(zhuǎn)子實現(xiàn)的。但是，也設(shè)想，還可通過使用具有繞場式、鼠籠式或開關(guān)磁阻式磁極的轉(zhuǎn)子來實現(xiàn)整體式磁齒輪傳動 裝置。換言之，可通過DC供電電磁體取代永磁體來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的磁場。 雖然在圖1-8中所具體示出的繞組構(gòu)型描繪了三相繞組，但應(yīng)該理解，也可以使 用不同的相數(shù)。 圖9和10示出了本文所述一個或多個電機(jī)實施例的示例性應(yīng)用。例如，圖9是利 用本技術(shù)的整體式冷卻設(shè)計的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)120的側(cè)剖圖。雖然沒有示出，但采用 整體式冷卻設(shè)計的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)120也可用在汽輪機(jī)中。系統(tǒng)120包括風(fēng)力驅(qū)動渦輪機(jī)122、 風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)124和塔架126。在所示實施例中，渦輪機(jī)122的葉片通過轉(zhuǎn)子葉片轂130 附接于主軸和軸承組件128。機(jī)艙134的主框架132附接于主軸組件128并設(shè)置在塔架126 的頂上。機(jī)艙罩136保護(hù)機(jī)艙134內(nèi)的構(gòu)件，而轉(zhuǎn)子轂罩138保護(hù)轉(zhuǎn)子葉片轂130。
在目前設(shè)想的實施例中，渦輪發(fā)電機(jī)124通過永磁體轉(zhuǎn)子142和定子繞組144之 間的磁通量調(diào)節(jié)器140來并入整體式冷卻設(shè)計。在一個示例性實施例中，發(fā)電機(jī)124包括 88個轉(zhuǎn)子極對、8個定子極對和96個在通量調(diào)節(jié)器140中的多個導(dǎo)磁部分，以產(chǎn)生11:1 的傳動比。但是也可以設(shè)想其它的傳動比。 可通過使空氣146穿過定子框架150內(nèi)的洞148、經(jīng)過轉(zhuǎn)子142的磁體組件152和 定子繞組144之間的空氣間隙、然后穿過轉(zhuǎn)子142中的洞154流出而進(jìn)行流通，從而實現(xiàn)渦 輪發(fā)電機(jī)124的冷卻。冷卻空氣的路徑也可以沿相反的方向延伸。 現(xiàn)在參照圖10，示出了整體式冷卻設(shè)計的電動機(jī)應(yīng)用。在所示實施例中，船舶推進(jìn) 系統(tǒng)160包括艙內(nèi)推進(jìn)電動機(jī)162，該電動機(jī)用于通過由安裝和軸承組件168固定的軸166 的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動艙外推進(jìn)器164。而且，推進(jìn)電動機(jī)162通過使用通量調(diào)節(jié)器170而提供直 接驅(qū)動，該調(diào)節(jié)器設(shè)置成提供大轉(zhuǎn)矩傳遞和冷卻，并定位在轉(zhuǎn)子174的磁體組件172和定子 178的定子繞組176之間。 圖11示出了可與具有本技術(shù)的整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械182結(jié)合使用 的冷卻回路180的實例。在所示實施例中，冷卻回路180包括流動路徑184，該路徑用于供 整體式冷卻設(shè)計的磁通量調(diào)節(jié)器(未示出)的冷卻介質(zhì)循環(huán)，以提供磁齒輪傳動機(jī)械182 中的冷卻。在當(dāng)前設(shè)想的實施例中，冷卻回路180使用泵186來驅(qū)動冷卻介質(zhì)通過流動路 徑184。使用換熱器188來至少部分地將冷卻介質(zhì)的熱能去除到環(huán)境中。
此外，可在冷卻回路180中設(shè)置過濾裝置190，以在使冷卻介質(zhì)返回機(jī)械182之前 過濾該冷卻介質(zhì)。例如，可設(shè)置過濾裝置190以防止冷卻回路180中發(fā)生堵塞。取決于在 磁齒輪傳動機(jī)械182運轉(zhuǎn)期間所造成的冷卻介質(zhì)的污染程度，冷卻介質(zhì)可以經(jīng)過或可以不 經(jīng)過過濾裝置190。在冷卻介質(zhì)的污染較輕的一個實施例中，在利用換熱器188從冷卻介質(zhì) 去除了至少一部分熱量之后，可使冷卻介質(zhì)直接返回磁齒輪傳動機(jī)械182，而不使冷卻介質(zhì) 經(jīng)過過濾裝置190。 如果需要，冷卻回路180還可以包括儲箱192，用于將額外冷卻介質(zhì)泵入冷卻回路 180中。例如，可將來自該儲箱的額外冷卻介質(zhì)泵入磁齒輪傳動機(jī)械182中，以至少部分地 補償冷卻介質(zhì)在過濾裝置190中過濾時的損失。而且，可使用超壓釋放閥194來保護(hù)機(jī)械 182免受冷卻介質(zhì)的超壓。 應(yīng)該注意，取決于系統(tǒng)的冷卻需求，可以多種方式對圖11的冷卻回路進(jìn)行修改。 例如，可在該冷卻回路中使用額外的裝置，如泵、閥、過濾裝置等。而且，取決于系統(tǒng)的冷卻
7需求，可以改變這些各個裝置的相對位置。 盡管本文只示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到很多修改 和變化。因此，應(yīng)該理解，所附權(quán)利要求意圖涵蓋所有這些落入本發(fā)明真正精神內(nèi)的修改和 變化。元件清單
10電機(jī)設(shè)備12可動轉(zhuǎn)子14定子16磁體組件18轉(zhuǎn)子內(nèi)表面20永磁體22敏々i 目u大24磁通量調(diào)節(jié)器層26定子繞組28導(dǎo)磁部分30不導(dǎo)磁部分32通道40電機(jī)設(shè)備42填充物層44凹槽50電機(jī)設(shè)備52內(nèi)部永磁體轉(zhuǎn)子54外部定子56磁體組件60磁通量調(diào)節(jié)器62定子繞組64第一空氣間隙66第二空氣間隙70直線式電機(jī)72可動轉(zhuǎn)子74定子76雙向箭頭78磁體組件80永磁體82轉(zhuǎn)子內(nèi)表面84磁通量調(diào)節(jié)器86多個導(dǎo)磁部分88多個不導(dǎo)磁部分90通道0079]92第一空氣間隙
0080]94第二空氣間隙
0081]96定子繞組
0082]100直線式電機(jī)
0083]102填充物層
0084]104通路
0085]106凹槽
0086]110直線式電機(jī)
0087]112磁體組件
0088]114多個磁體
0089]116非磁性層
0090]118直線式電機(jī)
0091]119薄層
0092]120渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)
0093]122風(fēng)力驅(qū)動渦輪機(jī)
0094]124渦輪發(fā)電機(jī)
0095]126塔架
0096]128軸承組件
0097]130轉(zhuǎn)子葉片轂
0098]132主框架
0099]134機(jī)艙
0100]136機(jī)艙罩
0101]138轉(zhuǎn)子轂罩
0102]140磁通量調(diào)節(jié)器
0103]142轉(zhuǎn)子
0104]144定子繞組
0105]146空氣
0106]148洞
0107]150定子框架
0108]152磁體組件
0109]154洞
0110]160船舶推進(jìn)系統(tǒng)
0111 ]162艙內(nèi)推進(jìn)電動機(jī)
0112]164艙外推進(jìn)器
0113]166軸
0114]168安裝和軸承組件
0115]170通量調(diào)節(jié)器層
0116]172磁體組件
0117]174轉(zhuǎn)子
176定子繞組178定子180冷卻回路182磁齒輪傳動機(jī)械184流動路徑186泵188換熱器190過濾裝置192儲箱194超壓釋放閥
權(quán)利要求
一種具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械，該機(jī)械包括具有內(nèi)表面和外表面的轉(zhuǎn)子；聯(lián)接于所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面或外表面之一的磁體組件；具有多個定子繞組的定子；以及布置在所述轉(zhuǎn)子和該多個定子繞組之間的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的多個導(dǎo)磁部分和多個不導(dǎo)磁部分，并且該多個不導(dǎo)磁部分中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道。
2. 如權(quán)利要求1所述的磁齒輪傳動機(jī)械，其中，冷卻流體包括液體、或氣體或這兩者。
3. 如權(quán)利要求l所述的磁齒輪傳動機(jī)械，其中，冷卻流體包括水、液氮、液汞、甲醇、乙醇、油、氫氣、氦氣、氮氣、氧氣、空氣、壓縮空氣或它們的組合。
4. 如權(quán)利要求1所述的磁齒輪傳動機(jī)械，其中，所述通道包括孔、或洞、或軟管或它們的組合。
5. 如權(quán)利要求1所述的磁齒輪傳動機(jī)械，其中，磁體組件包括多個聯(lián)接于轉(zhuǎn)子的單獨永磁體。
6. 如權(quán)利要求1所述的磁齒輪傳動機(jī)械，其中，永磁體組件包括一個或多個嵌置于非磁性層中的永磁體塊。
7. 如權(quán)利要求1所述的磁齒輪傳動機(jī)械，包括布置在定子繞組和通量調(diào)節(jié)器層之間的空氣間隙。
8. 如權(quán)利要求1所述的磁齒輪傳動機(jī)械，其中，轉(zhuǎn)子設(shè)置成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且定子相對于轉(zhuǎn)子從該旋轉(zhuǎn)軸線向外布置。
9. 一種具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械，該機(jī)械包括可動轉(zhuǎn)子，具有與其關(guān)聯(lián)的第一磁場；聯(lián)接于所述可動轉(zhuǎn)子的磁體組件；具有多個固定的定子繞組的定子；布置在所述可動轉(zhuǎn)子和定子繞組之間的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器設(shè)置成提供多個鄰近于通量調(diào)節(jié)器層的多個導(dǎo)磁部分的通路，并且該多個通路中的至少一個包括冷卻流體。
10. —種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括聯(lián)接于渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)；以及連接于所述發(fā)電機(jī)的塔架，該發(fā)電機(jī)還包括聯(lián)接于所述渦輪機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有與其關(guān)聯(lián)的第一磁場；其中設(shè)有多個固定的定子繞組的定子；以及布置在所述可動轉(zhuǎn)子和定子繞組之間的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的多個導(dǎo)磁部分和多個不導(dǎo)磁部分，其中，該多個不導(dǎo)磁部分中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于磁齒輪傳動機(jī)械的整體式冷卻設(shè)計。提供了一種具有整體式冷卻設(shè)計的磁齒輪傳動機(jī)械。該機(jī)械包括具有內(nèi)表面和外表面的轉(zhuǎn)子、聯(lián)接于轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面或外表面之一的磁體組件、以及具有多個定子繞組的定子。該機(jī)械還包括布置在轉(zhuǎn)子和該多個定子繞組之間的磁通量調(diào)節(jié)器，其中，該通量調(diào)節(jié)器包括交替放置的多個導(dǎo)磁部分和多個不導(dǎo)磁部分，其中，該多個不導(dǎo)磁部分中的一個或多個包括用于冷卻流體的通道。
文檔編號H02K1/27GK101714790SQ20091017877
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者J·E·赫梅爾曼, M·-W·瓦薩克 申請人:通用電氣公司