模块化旋转横向磁通发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要与横向磁通发电机有关。具体来说本发明与低齿槽转矩和脉动转矩的 横向磁通交流发电机和电机有关。
【背景技术】
[0002] 发电机与电机被应用到各种机器和电器上，用来产生电流，形成机械运动。比如说 应用到发电和输电上。发电机与电机可以采用横向磁通永磁体（TFPM)技术。
[0003] 永磁励磁横向磁通发电机见诸一些论文中，例如MichaelBork 的〈〈EntwicklungundOptimierungeinerfertigungsgerechten Transversalflu|3maschine》（开发和优化横向磁通发电机以满足生产要求），第82号论 文，亚琛工业大学、ShakerVerlagAachen，德国，1997年，第8页和第8页以后的页。线绕 式定子绕组由U形软铁心（轭）环绕，软铁心的方向与旋转方向一致，间距是磁极距的两 倍。U形铁心的开口端正对着定子与转子之间气隙，形成定子的极点。面对磁极的永磁体和 集中器面对定子铁心的极点，拥有相反的极性。永磁体在转子旋转中间歇性地位于定子的 极点之间，不会出现铁磁短路，短路元件放置在定子上，短路元件可让永磁体短路。
[0004] 换句话说，横向磁通发电机包括一个圆形定子和一个圆形转子，定子和转子由气 隙隔开，让转子绕着定子自由旋转，其中定子含有软铁心，软铁心让磁通量沿着垂直于转子 旋转的方向通过。横向磁通发电机的定子也含有电导体，电导体用来确定环形线圈，线圈缠 绕的方向与机器旋转的方向平行。在这种类型的机器上，转子包含多个相同的永磁零件，这 些零件的放置位置特殊，可在气隙的方向上产生交错的磁通量。这个磁通径向经过气隙，穿 透定子的软铁心，让磁通绕着电导体流动。
[0005] 由多个相同的永磁零件制成的含有转子的横向磁通发电机上，磁通集中器中的永 磁体的放置方向应让磁体的磁化方向与转子的旋转方向平行。磁通集中器插在永磁体之 间，引导永磁体产生的磁通量径向通过气隙。
[0006] 该横向磁通发电机含有一个定子，定子由马蹄形软铁心组成，定子的方向需要让 磁通能在这些铁心内循环，磁通的方向与转子旋转轴垂直。
[0007] 磁通与定子铁心的旋转方向垂直，这样横向磁通发电机可以拥有较高的每重量单 位机械转矩。这样的TFPM发电机也会产生较低的齿槽转矩和脉动转矩。
[0008] 发电机的齿槽转矩是转子的永磁体与永磁机的定子槽之间的反应产生的转矩。该 转矩也可以用来止动，或充当'无电流'转矩，拥有针对这个位置的可变磁阻功能。这个转矩 与位置无关，它的旋转周期取决于定子磁极的数量。通常情况下，此转矩的基本频率是发电 机标准转矩的两倍，理论上产生的能量平衡为零（忽略损耗时）。齿槽转矩在这种发电机的 运行中是多余的。发电机低速运转时此转矩尤其明显，会让发电机忽动忽停。齿槽转矩会导 致转矩和转速脉动，但是在发电机高速运行时，转动惯量能过滤掉大部分齿槽转矩的影响。
[0009] 转矩脉动是指相对于额定转矩所产生的变化，通常使用百分比表示。通常情况下， 脉动转矩的基本频率是三相发电机单相转矩的基本频率的三倍。脉动转矩通常采用变形正 弦波表示。发电机中的脉动转矩成因很复杂，由多种因素决定，例如齿槽转矩、MMF与气隙 通量谐波相互作用或机械失衡，比如转子的离心率。脉动转矩是与平均转矩Tavg相比，最 大转矩Tmax与最小转矩Tmin之间的差别：
[0010] ((Tmax-Tmin)/Tavg)X100
[0011] 等式 1
[0012] 发电机中的脉动转矩通常有不良影响，因为它会导致振动和噪声，减损机器寿命。 脉动转矩大的时候需要采取措施加以抑制，例如改变可能会影响一般性能的机械的几何形 状。
[0013] 负荷过轻时除了齿槽转矩，还有另外一个因素也会产生脉动转矩：由磁动势 (MMF)与气隙通量谐波相互作用产生的脉动转矩。通过改变发电机的几何形状，这部分因素 可以得到抑制。
[0014] 低齿槽转矩的机器可能拥有高脉动转矩，而高齿槽转矩的机器可能拥有低脉动转 矩。MMF与气隙通量谐波之间的反应在不同情况下能补偿或增加齿槽转矩或脉动转矩。电 压或电流的改变不会对齿槽转矩产生影响。
[0015] 因此生产发电机时最好让其拥有较低的振动、齿槽转矩和脉动转矩。并且，发电机 最好拥有能力使用最少的资源进行电气调整，将振动、齿槽转矩和脉动转矩降到最低。同 时，发电机还要尽可能造价低廉。通过以下内容和配有图解的详细说明，本领域一般技术人 员能清楚了解本发明的其他不足。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的之一是通过解决【背景技术】领域现有的一种或多种需求，减缓该技术 的一项或多项缺点。
[0017] 以下内容是本发明的简明总结，目的是对本发明的某些方面进行基本的解释。此 内容不是本发明的详细概述。本内容不用于识别本发明的关键元素，或描述本发明的范围。 本内容的唯一目的是通过简单的方式呈现此发明的一些概念，作为随后更加详细的说明的 序。
[0018] 本发明的对象是通常被称为电动机（旋转或线性），用于降低、减少或抵消横向磁 通发电机上的齿槽转矩和脉动转矩。
[0019] 通常情况下，本发明的对象为一种横向磁通发电机（TFEM)，更具体来说就是横向 磁通永磁电机（TFPM)，可同时或分别减少或抵消齿槽转矩和脉动转矩。齿槽转矩和脉动转 矩的较少或抵消通过采用各种元件的机械结构实现，包括：各种极对、磁体的磁极长度、线 圈长度、线圈高度、磁体高度、转子倾斜、定子倾斜、转子重叠、定子重叠和极组。
[0020] 本发明提供了一种模块化旋转横向磁通发电机，包括：
[0021] 一个定子部分；
[0022] 一个转子部分，所述转子部分可旋转，位置根据所述定子部分而定，所述转子部分 包括交错排列的磁体和集中器，所述磁体和所述集中器径向围绕所述转子部分的旋转轴放 置；
[0023] 所述定子部分包括至少一个相模块，所述相模块包括多个铁心，所述铁心与围绕 所述旋转轴放置的线圈搭配。
[0024] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述定子部分包括多个相 模块，所述多个相模块通过一中心定位机构而围绕所述旋转轴的轴向中心布置。
[0025] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述相模块包括一定位机 构，所述定位机构用于将所述相模块成角度地定位于邻近的相模块。
[0026] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述多个相模块为三相 模块，所述三相模块相互之间装配形成一相移，相邻的相模块之间的相移一般设定为电气 120°，以提供与完整的360°电循环相重叠的三相对称的电流。
[0027] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述定子部分包括多个轴 向固定部件，所述轴向固定部件用于固定相邻的所述相模块。
[0028] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述定子部分包括多个用 于容纳所述铁心的铁心接收空间。
[0029] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，每一个所述相模块包括一 对两半部分，每一个所述两半部分包括用于分别容纳部分所述铁心的所述铁心接收空间。
[0030] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述线圈设置于相互配合 的所述一对两半部分之间。
[0031] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，每一个所述铁心包括一对 磁极，所述磁极通过渐进的方式与对应搭配的所述集中器的电磁场接合，所述铁心接收空 间用于固定所述一对磁极并使所述一对磁极与所述旋转轴之间形成一个夹角。
[0032] 本发明模块化旋转横向磁通发电机的进一步改进在于，所述铁心分别以不同的角 距而相对于所述旋转轴成角度地设置。
[0033] 本发明的实施例各拥有至少一个上述对象和/或项，但是不必拥有所有上述对 象。应该了解的是本发明的有些项在尝试获得上述对象时获得，他们可能并不满足成为这 些对象的条件，而是/或者满足此处没有具体叙述的其他对象的条件。
[0034] 本发明实施例其他和/或备选的特性、项目